终于进入到了气体和液体共同存在的体系，距离我们讨论气泡也越来越近了。但此之前，我们需要先了解当气体和液体共存时的现象和基础理论知识。首先我们从了解热力学平衡态开始。研究和描述气体和液体共存体系平衡的过程称为气液相平衡（Vapor-Liquid Equilibrium, VLE），这里之所以是Vapor，因为最简单的气液相平衡体系的气相是由液相蒸汽构成的，整个体系只有一种物质。
气液相平衡描述了在一定温度、压力下，气相与液相共存时，系统中各组分在两相中浓度不再随时间变化后的动态平衡状态，其本质是分子在气液两相间的迁移速率达到平衡，即相同时间内从液相逸出到气相的某组分分子数，等于从气相溶解进入液相的某组分分子数，宏观上表现为两相组成、温度、压力等保持恒定。
液相分子的逸出：液相中，分子间存在范德华力（极性分子还存在氢键），束缚分子的自由运动；但部分分子因热运动获得高于 “逸出能垒” 的动能，可克服分子间作用力从液相表面逸出，进入气相。温度越高，分子平均动能越大，能克服能垒的分子比例越高，逸出速率越快。 气相分子的溶解：气相中，分子做无规则扩散运动，部分分子会与液相表面碰撞并被液相分子的作用力捕获，重新进入液相。
气相压力越高，单位体积内的分子数越多，碰撞液相表面的频率越高，溶解速率越快。 两者速率相等时，气相组成（分压）和液相组成不再变化，系统达到气液相平衡。 由于气液相平衡对于后续成核理论，气泡的形成非常重要，我们需要略微增加理论深度，以保证后续知识的理解。 首先，我们考虑一个隔离箱，包括气相区和液相区，以及两者之间的一个平面s(恒定面积A，厚度忽略不计)隔开，下标代表对应区域。如果我们通过一个可逆过程移动平面，则三个区域的熵变可以表示为:
由于整个体系为隔离体系，因此：
此外，由于体系在整个过程中内能U，分子量n和体积V没有发生变化，我们把这三个守恒条件、总熵变和界面面积A变化为零一起带入,，得到
由于上式为零，对于全微分，系数应均为零，可以得到
即三个区域温度相等，化学势相同（即分子进入三个区域所需的能量相同）。
对于一个气泡，和上述推导相似，我们可以得到 注意下标和力的方向
下一步，进行一个麦克斯韦变换，并定义物质i的偏摩尔体积：
对所有组分求和得到，且第二项必须为零：
此外，当xi和T不变时，我们从上面的公式可以得到，再对液体i组分化学潜势积分，再把压力和表面张力关系带入：
得到开尔文公式（这个在胶体稳定性部分会用到）：
