La temperatura es una medida de la energía cinética promedio de las moléculas dentro de una sustancia y se puede medir usando tres escalas diferentes: Celsius, Fahrenheit y Kelvin. Independientemente de la escala utilizada, la temperatura exhibe su efecto sobre la materia debido a su relación con la energía cinética. La energía cinética es la energía del movimiento y se puede medir como el movimiento de moléculas dentro de un objeto. El examen del impacto de diferentes temperaturas sobre la energía cinética identifica sus efectos en los diversos estados de la materia.
El punto de congelación o fusión
Un sólido está compuesto por moléculas que están muy juntas, lo que le da al objeto una estructura rígida que es resistente al cambio. A medida que aumenta la temperatura, la energía cinética de las moléculas dentro del sólido comienza a vibrar, lo que disminuye la atracción de estas moléculas. Existe un umbral de temperatura, denominado punto de fusión, en el que la vibración se vuelve suficiente para hacer que el sólido se convierta en líquido. El punto de fusión, a su vez, también identifica la temperatura a la que el líquido volverá a convertirse en sólido, por lo que también es el punto de congelación.
El punto de ebullición o condensación
En un líquido, las moléculas no están tan comprimidas como en un sólido y pueden moverse. Esto confiere al líquido la importante propiedad de poder tomar la forma del recipiente en el que se encuentra. A medida que aumenta la temperatura, y por lo tanto la energía cinética, de un líquido, las moléculas comienzan a vibrar más rápidamente. Luego alcanzan un umbral en el que su energía se vuelve tan grande que las moléculas escapan a la atmósfera y el líquido se convierte en gas. Este umbral de temperatura se denomina punto de ebullición si el cambio es de líquido a gas a medida que aumenta la temperatura. Si el cambio es de gas a líquido a medida que la temperatura desciende, es el punto de condensación.
Energía cinética de los gases
Los gases tienen la energía cinética más alta de cualquier estado de la materia y, por lo tanto, ocurren a las temperaturas más altas. El aumento de la temperatura de un gas en un sistema abierto no cambiará más el estado de la materia porque las moléculas de gas solo se separarán infinitamente más. En un sistema cerrado, sin embargo, el aumento de la temperatura de los gases resultará en un aumento de la presión debido a a las moléculas que se mueven más rápido y el aumento de la frecuencia de las moléculas que golpean los lados del envase.
Efecto de la presión y la temperatura
La presión también es un factor al examinar los efectos de la temperatura en los distintos estados de la materia. Según la ley de Boyle, la temperatura y la presión están directamente relacionadas, lo que significa que un aumento de temperatura da como resultado un aumento correspondiente de la presión. Esto es nuevamente causado por el aumento de energía cinética asociado con el aumento de temperatura. A presiones y temperaturas suficientemente bajas, la materia sólida puede pasar por alto la fase líquida y convertirse directamente de sólido a gas a través de un proceso llamado sublimación.