Kaikki aineet käyvät läpi faasisiirtymät lämpötilan noustessa. Lämmetessään suurin osa materiaaleista alkaa kiinteinä aineina ja sulaa nesteiksi. Lisälämmöllä ne kiehuvat kaasuiksi. Tämä tapahtuu, koska molekyylien lämpövärähtelyjen energia voittaa voimia, jotka pitävät niitä yhdessä. Kiinteässä muodossa molekyylien väliset voimat pitävät ne jäykissä rakenteissa. Nämä voimat heikkenevät suuresti nesteissä ja kaasuissa, jolloin aine virtaa ja haihtuu.
Vaihesiirtymä
Tutkijat kutsuvat kiinteitä aineita, nesteitä ja kaasuja aineen vaiheiksi. Kun se sulaa, jäätyy, kiehuu tai kondensoituu, se vaihesiirtyy. Vaikka monilla aineilla on samanlainen vaihesiirtymiskäyttäytyminen, jokaisella on ainutlaatuinen joukko lämpötiloja ja paineita, jotka määräävät, missä vaiheessa se sulaa tai kiehuu. Esimerkiksi hiilidioksidikaasu jäätyy suoraan kuivajäähän miinus 109 Fahrenheit-astetta normaalipaineessa. Siinä on nestefaasi vain korkeissa paineissa.
Lämpö ja lämpötila
Kun lämmität kiinteää ainetta, sen lämpötila nousee tasaisesti. Jokainen lämpötilan nousun aste vie suunnilleen saman määrän lämpöenergiaa. Kun lämpötila on saavuttanut sulamispisteen, lämpötila pysyy vakaana, kunnes kaikki aine sulaa. Molekyylit nesteyttävät ylimääräistä energiaa, jota kutsutaan fuusiolämmöksi. Kaikki energia tässä vaiheessa menee aineen tekemiseen nestemäiseksi. Sama tapahtuu nesteiden kiehumisessa. Ne tarvitsevat energiaa, jota kutsutaan höyrystyslämmöksi siirtyäkseen kaasuun. Kun kaikki aine on siirtynyt, enemmän energiaa nostaa lämpötilaa uudelleen.
Sulaminen
Molekyylien väliset voimat, mukaan lukien Lontoon dispersiovoima ja vetysidos, muodostavat kiteitä ja muita kiinteitä muotoja, kun lämpötilat ovat riittävän alhaiset. Voimien vahvuus määrää sulamislämpötilan. Hyvin heikoilla voimilla aineet sulavat matalissa lämpötiloissa; voimakkaat voimat vaativat korkeita lämpötiloja. Jos käytät tarpeeksi lämpöenergiaa, lopulta kaikki aineet sulavat tai kiehuvat.
Kiehuu
Sulatusta säätelevät mekanismit koskevat kiehumista. Nesteen molekyyleillä on heikot voimat, jotka pitävät niitä yhdessä. Lämpö saa heidät värisemään voimakkaasti ja lentämään pois muusta. Kiehuvassa nesteessä joillakin molekyyleillä on suhteellisen alhaiset energiat, useimmilla on keskimääräinen energia-alue ja muutamilla on tarpeeksi korkea energia paeta neste kokonaan. Lämmön kasvaessa enemmän molekyylejä pääsee pakenemaan. Kaasufaasissa yksikään molekyyli ei ole enää sitoutunut toisiinsa.