Всички вещества преминават през фазови преходи с повишаване на температурите. Докато се нагряват, повечето материали започват като твърди вещества и се топят в течности. С повече топлина те се кипват в газове. Това се случва, защото енергията на топлинните вибрации в молекулите надвишава силите, които ги държат заедно. В твърдо вещество силите между молекулите ги държат в твърди структури. Тези сили отслабват силно в течности и газове, позволявайки на веществото да тече и да се изпарява.
Фазов преход
Учените наричат твърдите вещества, течностите и газовете фази на веществото. Когато се топи, замръзва, кипи или кондензира, той претърпява фазов преход. Въпреки че много вещества имат подобно поведение на фазовия преход, всяко от тях има уникален набор от температури и налягания, които определят в коя точка се топи или кипи. Например, въглеродният диоксид замръзва директно в сух лед при минус 109 градуса по Фаренхайт при нормално налягане. Той има течна фаза само при високо налягане.
Топлина и температура
Докато нагрявате твърдо вещество, температурата му непрекъснато се повишава. Всеки градус на повишаване на температурата отнема приблизително същото количество топлинна енергия. След като достигне точката си на топене, обаче температурата остава стабилна, докато цялото вещество се разтопи. Молекулите поемат допълнителна енергия, наречена топлина на синтез, за да се втечни. Цялата енергия в този момент отива за превръщането на веществото в течност. Същото се случва и с врящите течности. Те се нуждаят от енергия, наречена топлина на изпаряване, за да преминат към газ. След като цялото вещество направи прехода, повече енергия отново повишава температурата.
Топене
Силите между молекулите, включително лондонската дисперсионна сила и водородната връзка, образуват кристали и други твърди форми, когато температурите са достатъчно ниски. Силата на силите определя температурата на топене. Веществата с много слаби сили се топят при ниски температури; силните сили изискват високи температури. Ако приложите достатъчно топлинна енергия, в крайна сметка всички вещества се топят или кипят.
Кипене
Същите механизми, които регулират топенето, важат и за кипене. Молекулите в течността имат слаби сили, които ги държат заедно. Топлината ги кара да вибрират силно и да отлитат от останалите. Във вряща течност някои молекули ще имат сравнително ниски енергии, повечето имат среден обхват от енергии, а някои имат достатъчно високи енергии, за да избягат изцяло от течността. С повече топлина излизат повече молекули. В газовата фаза вече няма молекули, свързани помежду си.