La température est une mesure de l'énergie cinétique moyenne des molécules dans une substance et peut être mesurée à l'aide de trois échelles différentes: Celsius, Fahrenheit et Kelvin. Quelle que soit l'échelle utilisée, la température exerce son effet sur la matière en raison de sa relation avec l'énergie cinétique. L'énergie cinétique est l'énergie du mouvement et peut être mesurée comme le mouvement des molécules à l'intérieur d'un objet. L'examen de l'impact de différentes températures sur l'énergie cinétique identifie ses effets sur les divers états de la matière.
Le point de congélation ou de fusion
Un solide est composé de molécules très serrées les unes contre les autres, donnant ainsi à l'objet une structure rigide qui résiste au changement. Lorsque la température augmente, l'énergie cinétique des molécules dans le solide commence à vibrer, ce qui diminue l'attraction de ces molécules. Il existe un seuil de température, appelé point de fusion, auquel la vibration devient suffisante pour faire passer le solide en liquide. Le point de fusion, à son tour, identifie également la température à laquelle le liquide redeviendra solide, c'est donc aussi le point de congélation.
Le point d'ébullition ou de condensation
Dans un liquide, les molécules ne sont pas aussi comprimées que dans un solide et elles peuvent se déplacer. Ceci confère au liquide la propriété importante de pouvoir épouser la forme du récipient dans lequel il est contenu. À mesure que la température - et donc l'énergie cinétique - d'un liquide augmente, les molécules commencent à vibrer plus rapidement. Ils atteignent alors un seuil auquel leur énergie devient si grande que les molécules s'échappent dans l'atmosphère, et le liquide devient un gaz. Ce seuil de température est appelé point d'ébullition si le changement se fait du liquide au gaz à mesure que la température augmente. Si le changement se fait du gaz au liquide lorsque la température descend en dessous, c'est le point de condensation.
Énergie cinétique des gaz
Les gaz ont l'énergie cinétique la plus élevée de tous les états de la matière et se produisent donc aux températures les plus élevées. L'augmentation de la température d'un gaz dans un système ouvert ne changera pas davantage l'état de la matière car les molécules de gaz ne feront que s'éloigner infiniment. Dans un système fermé, cependant, l'augmentation de la température des gaz entraînera une augmentation de la pression due aux molécules se déplaçant plus rapidement et à la fréquence accrue des molécules frappant les côtés du récipient.
Effet de la pression et de la température
La pression est également un facteur lorsqu'on examine les effets de la température sur les divers états de la matière. Selon la loi de Boyle, la température et la pression sont directement liées, ce qui signifie qu'une augmentation de la température entraîne une augmentation correspondante de la pression. Ceci est à nouveau causé par l'augmentation de l'énergie cinétique associée à l'augmentation de la température. À des pressions et des températures suffisamment basses, la matière solide peut contourner la phase liquide et être convertie directement d'un solide à un gaz par un processus appelé sublimation.