Aine voi olla kiinteässä, nestemäisessä tai kaasumaisessa tilassa, ja aineen tila voidaan suurelta osin määrittää sen lämpötilan perusteella. Kun tietty lämpötilakynnys, joka on ainutlaatuinen kullekin universumin aineelle, ylitetään, tapahtuu vaihemuutos, joka muuttaa aineen tilaa. Aineen faasin ensisijainen determinantti on vakiopaineolosuhteissa. Lämpötilaero ja erilaisten aineiden vaiheet mahdollistavat lämpömoottoreiden ja jääkaappien toiminnan.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Lämpötilalla on suora vaikutus siihen, onko aine kiinteänä, nestemäisenä tai kaasuna. Yleensä lämpötilan nostaminen muuttaa kiinteät aineet nesteiksi ja nesteet kaasuiksi; sen pienentäminen muuttaa kaasut nesteiksi ja nesteet kiinteiksi aineiksi.
Aineen tilat
Matalissa lämpötiloissa molekyyliliike vähenee ja aineilla on vähemmän sisäistä energiaa. Atomit asettuvat matalan energian tiloihin toistensa suhteen ja liikkuvat hyvin vähän, mikä on ominaista kiinteälle aineelle. Lämpötilan noustessa kiinteän aineosan osiin lisätään lisää lämpöenergiaa, mikä lisää molekyyliliikettä. Molekyylit alkavat työntää toisiaan vastaan ja aineen kokonaistilavuus kasvaa. Tässä vaiheessa asia on siirtynyt likvideyn tilaan. Kaasumainen tila on olemassa, kun molekyylit ovat absorboineet niin paljon lämpöenergiaa korotettujen lämpötilojen vuoksi, että ne voivat vapaasti liikkua toistensa ympäri suurilla nopeuksilla.
Vaihemuutokset aineen tilojen välillä
Pistettä, jossa tiettyyn lämpötilaan vakiopaineisissa olosuhteissa altistettu aine alkaa vaihtaa vaihettaan, kutsutaan vaihemuutoskynnykseksi. Tässä lämpötilassa jokainen lämmölle altistuneen aineen tila muuttaa tilaansa. Siirtyminen kiinteästä aineesta nesteeseen tapahtuu sulamispisteessä, ja siirtyminen nesteestä kaasuun tapahtuu kiehumispisteessä. Päinvastoin, kaasun muutos nesteeksi on kondensoitumispiste ja siirtyminen nesteestä kiinteään tapahtuu jäätymispisteessä.
Äkilliset lämpötilan muutokset ja vaihetilat
Aine voi vaihtua kiinteästä aineesta kaasuksi tai kaasusta kiinteäksi aineeksi, jos sen altistama lämpötila muuttuu hyvin nopeasti. Jos kiintoaineen ympärillä oleva lämpötila nousee hyvin nopeasti, se voi sublimoida tai vaihtua kiinteästä aineesta kaasuksi ilman nestettä. Vastakkaiseen suuntaan yhtäkkiä ylijäähdytetty kaasu voi läpikäydä täydellisen kerrostumisen.
Lämpötilavaikutukset vaiheeseen
Jos paine on vakio, aineen tila riippuu kokonaan lämpötilasta, jolle se altistuu. Tästä syystä jää sulaa, kun se otetaan pakastimesta, ja vesi kiehuu potista, jos se jätetään liian korkeaksi lämpötilaan liian kauan. Lämpötila on vain mittaus ympäristössä olevan lämpöenergian määrästä. Kun aine sijoitetaan ympäristöön, jonka lämpötila on erilainen, lämmönvaihto aineen ja ympäristön välillä saa aikaan molemmat saavuttamaan tasapainolämpötilan. Joten kun jääkuutio altistuu lämmölle, sen vesimolekyylit imevät lämpöenergian ympäröivästä ilmakehästä ja alkavat liikkua energisemmin aiheuttaen vesijään sulamisen nestemäiseen veteen.
