Τα υλικά έχουν στερεή, υγρή και αέρια μορφή. Κάθε μία από αυτές τις μορφές είναι γνωστή ως φάση της ύλης. Σε κάθε φάση της τα σωματίδια μιας ουσίας συμπεριφέρονται πολύ διαφορετικά. Μια ουσία μπορεί να αλλάξει από τη μία φάση στην άλλη μέσω αυτού που είναι γνωστό ως μετάβαση φάσης. Αυτές οι μεταβάσεις φάσης είναι κυρίως το αποτέλεσμα αλλαγών θερμοκρασίας.
Στερεός
Όταν ένα υλικό βρίσκεται σε στερεά φάση, τα μόρια συνδέονται στενά μεταξύ τους. Το σχήμα και ο όγκος ενός στερεού είναι συνήθως σταθερό. Οι δυνάμεις που προσελκύουν σωματίδια μεταξύ τους είναι ιδιαίτερα ισχυρές στα στερεά, διατηρώντας τα κοντά μεταξύ τους σε συγκεκριμένες θέσεις. Αυτό βοηθά στην αποφυγή διάσπασης ή συμπίεσης ενός στερεού. Η πυκνότητα του στερεού υλικού αυξάνεται σε χαμηλότερες θερμοκρασίες. Όσο πιο ψυχρή είναι η θερμοκρασία, τόσο πιο αδύναμες είναι οι δονήσεις των σωματιδίων, καθιστώντας τα ακόμη πιο σφιχτά. Τα στερεά μπορούν να ταξινομηθούν ως κρυσταλλικά, με σωματίδια τοποθετημένα σφιχτά σε γεωμετρικά σχήματα ή μπορεί να ταξινομηθούν ως άμορφα στερεά. Οι κρύσταλλοι σε άμορφα στερεά, όπως πηλός, διατάσσονται πιο χαλαρά και τυχαία, επιτρέποντας την αλλαγή του σχήματος του υλικού.
Υγρό
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Εικόνες
Στην υγρή φάση της, τα σωματίδια που απαρτίζουν μια ουσία έχουν μεγαλύτερη ελευθερία κινήσεων. Αυτή η κίνηση επιτυγχάνεται μέσω των σωματιδίων που αποκτούν θερμική ενέργεια. Το σχήμα ενός υγρού καθορίζεται από το σχήμα του δοχείου του. Αν και τα σωματίδια σε ένα υγρό δεν συνδέονται μεταξύ τους τόσο σφιχτά όσο εκείνα σε ένα στερεό, οι υγρές ουσίες δεν μπορούν να συμπιεστούν. Τα υγρά σωματίδια είναι πιο ενεργητικά από τα στερεά σωματίδια και μπορούν να κινούνται αλλά μόνο σε μια ορισμένη απόσταση από άλλα σωματίδια. Υπάρχει ακόμη μια δύναμη έλξης που τους κρατά χαλαρά. Επειδή τα σωματίδια διαχωρίζονται περαιτέρω σε ένα υγρό, ο όγκος μιας ουσίας στην υγρή φάση της είναι μεγαλύτερος από τον όγκο της σε μια στερεή φάση.
Αέριο
•••YuriyS / iStock / Getty Images
Το σχήμα και ο όγκος ενός αερίου καθορίζεται από το σχήμα και τον όγκο του περιέκτη του. Ωστόσο, σε αντίθεση με ένα στερεό, ένα αέριο θα διαφύγει εάν δεν υπάρχει καπάκι στο δοχείο του. Τα σωματίδια σε ένα αέριο έχουν μεγάλη ελευθερία κινήσεων και δεν έχουν διατεταγμένη διάταξη. Αυτό συμβαίνει επειδή οι δυνάμεις που προσελκύουν αυτά τα σωματίδια μεταξύ τους είναι αδύναμες ή απουσιάζουν στη φάση αερίου. Τα σωματίδια αερίου έχουν μεγάλη κινητική ενέργεια, η οποία περνά συνεχώς μεταξύ σωματιδίων καθώς κινούνται και συγκρούονται μεταξύ τους.
Μετάβαση
•••mbudley / iStock / Getty Images
Οι μεταβάσεις φάσης πραγματοποιούνται λόγω αλλαγών στη θερμοκρασία, αν και επηρεάζονται επίσης από την ατμοσφαιρική πίεση. Ένα στερεό γίνεται υγρό όταν θερμαίνεται στο σημείο τήξης του, όπου η θερμότητα δίνει στα σωματίδια αρκετή ενέργεια για να χαλαρώσουν τη δομή τους και να γίνουν ένα υγρό. Σε σημείο βρασμού, η θερμότητα δίνει στα σωματίδια σε ένα υγρό αρκετή ενέργεια για εκείνα που βρίσκονται στην επιφάνεια ενός υγρού για να διαφύγουν από τη δομή και να εξατμιστούν, κινούνται στον αέρα ως αέριο. Η χαμηλή ατμοσφαιρική πίεση επιτρέπει στα υγρά να βράσουν σε χαμηλότερη θερμοκρασία. Για να γίνει το αέριο υγρό, πρέπει να κρυώσει αρκετά ώστε τα σωματίδια να χάσουν ενέργεια και να συμπυκνωθούν. σχηματίζοντας δεσμούς αρκετά σφιχτούς ώστε να συγκρατούν μια υγρή μορφή. Για να γίνει ένα υγρό ένα στερεό, πρέπει να παγώσει έτσι ώστε τα σωματίδια να έχουν πολύ λίγη ενέργεια και να συγκεντρώνονται από πολύ στενούς δεσμούς.