Materijali imaju čvrsti, tekući i plinski oblik. Svaki od ovih oblika poznat je kao faza materije. U svakoj od svojih faza čestice tvari ponašaju se vrlo različito. Tvar se može mijenjati iz jedne faze u drugu kroz ono što je poznato kao fazni prijelaz. Ovi fazni prijelazi uglavnom su rezultat promjena temperature.
Čvrsta
Kad je materijal u svojoj čvrstoj fazi, molekule su čvrsto povezane. Oblik i volumen krutine su obično fiksni. Sile koje međusobno privlače čestice osobito su jake u čvrstim tijelima, držeći ih blizu u određenim položajima. To pomaže spriječiti da se krutina raspadne ili stisne. Gustoća čvrstog materijala povećava se pri nižim temperaturama. Što je temperatura hladnija, vibracije čestica slabije su, što ih čini još čvršćim. Čvrste tvari mogu se klasificirati kao kristalne, s česticama koje su čvrsto poredane u geometrijskim uzorcima, ili se mogu svrstati u amorfne čvrste tvari. Kristali u amorfnim krutinama, poput gline, raspoređeni su labavije i slučajnije, što omogućuje promjenu oblika materijala.
Tekućina
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images
U svojoj tekućoj fazi čestice koje čine tvar imaju veću slobodu kretanja. To se kretanje postiže česticama koje dobivaju toplinsku energiju. Oblik tekućine određuje se prema obliku posude. Iako čestice u tekućini nisu međusobno povezane tako čvrsto kao one u krutini, tekuće se tvari ne mogu stlačiti. Tekuće čestice su energičnije od čvrstih čestica i mogu se kretati, ali samo na određenoj udaljenosti od ostalih čestica. Još uvijek postoji sila privlačnosti koja ih labavo drži. Budući da se čestice u tekućini dalje razdvajaju, volumen tvari u tekućoj fazi veći je od volumena u čvrstoj fazi.
Plin
•••YuriyS / iStock / Getty Images
Oblik i volumen plina određuje se oblikom i volumenom njegove posude. Međutim, za razliku od krutine, plin će istjecati ako na njegovom spremniku nema poklopca. Čestice u plinu imaju veliku slobodu kretanja i nemaju uređen raspored. To je zato što su sile koje međusobno privlače ove čestice slabe ili ih nema u plinskoj fazi. Čestice plina imaju veliku količinu kinetičke energije, koja se neprestano provlači između čestica dok se kreću i udaraju jedna u drugu.
Tranzicija
•••mbudley / iStock / Getty Images
Fazni prijelazi odvijaju se zbog promjena temperature, iako na njih utječe i atmosferski tlak. Čvrsta tvar postaje tekućina kada se zagrije do točke topljenja, gdje toplina daje česticama dovoljno energije da olabave strukturu i postanu tekućina. Na točki vrenja, toplina daje česticama u tekućini dovoljno energije da one na površini tekućine izađu iz strukture i ispare, krećući se u zrak kao plin. Niski atmosferski tlak omogućuje tekućinama da ključaju na nižoj temperaturi. Da bi plin postao tekućina, mora se dovoljno ohladiti da čestice izgube energiju i kondenziraju se; tvoreći veze dovoljno čvrste da drže tekući oblik. Da bi tekućina postala krutina, mora se smrznuti tako da čestice imaju vrlo malo energije i prikupe se vrlo čvrstim vezama.