Az anyag létezhet szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotban, és az anyag állapotát nagyban meghatározhatja a hőmérséklete. Amikor az univerzum minden egyes anyagának egyedi hőmérsékleti küszöbét átlépik, fázisváltozás következik be, megváltoztatva az anyag állapotát. Állandó nyomáson a hőmérséklet az anyag fázisának elsődleges meghatározója. A hőmérséklet-különbség és a különféle anyagok fázisai lehetővé teszik a hőmotorok és hűtőszekrények működését.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
A hőmérsékletnek közvetlen hatása van arra, hogy egy anyag szilárd, folyékony vagy gáz formájában létezik-e. Általában a hőmérséklet növelésével a szilárd anyagok folyadékokká és a folyadékok gázokká válnak; redukálásával a gázok folyadékokká, a folyadékok pedig szilárdtá alakulnak.
Anyagállamok
Alacsony hőmérsékleten a molekuláris mozgás csökken, és az anyagoknak kevesebb belső energiájuk van. Az atomok egymáshoz képest alacsony energiájú állapotokba rendeződnek, és nagyon keveset mozognak, ami a szilárd anyagra jellemző. A hőmérséklet növekedésével további szilárd anyagot tartalmazó hőenergiát alkalmazunk, amely további molekuláris mozgást okoz. A molekulák egymásnak kezdenek nyomulni, és az anyag össztérfogata növekszik. Ezen a ponton az ügy likvid állapotba került. Gáznemű állapot akkor áll fenn, amikor a molekulák a megemelkedett hőmérsékletek miatt annyi hőenergiát szívnak fel, hogy nagy sebességgel szabadon mozoghatnak egymás körül.
Fázisváltozások az anyagállapotok között
Azt a pontot nevezzük fázisváltási küszöbnek, amelyben az állandó hőmérsékletű körülmények között egy bizonyos hőmérsékletnek kitett anyag változni kezd. Ezen a hőmérsékleten a hőnek kitett anyag minden egyes része megváltoztatja az állapotát. Az olvadáspontnál a szilárd folyadékról folyadékra váltás folyik, és a folyadékból a gázba való átmenet a forráspontnál megy végbe. Ezzel ellentétben a gázból folyadékká válás pillanata a kondenzációs pont, és a folyadékról szilárd anyagra való áttérés a fagyáspontnál történik.
Hirtelen hőmérséklet-változások és fázisállapotok
Az anyag fázisváltozáson megy keresztül szilárd anyagból gázzá vagy gázból szilárd anyaggá, ha az általa kitett hőmérsékletet nagyon gyorsan megváltoztatják. Ha a szilárd anyag körüli hőmérsékletet nagyon gyorsan megemelik, az szublimálódhat, vagy fázis átalakulhat szilárd anyagból gázzá anélkül, hogy folyadék lenne. Az ellenkező irányban a hirtelen túlhűtött gáz teljes lerakódáson eshet át.
Hőmérsékleti hatások a fázisra
Ha a nyomás állandó, akkor az anyag állapota teljes mértékben attól függ, hogy milyen hőmérsékletnek van kitéve. Emiatt a fagyasztóból kivéve a jég megolvad, az edényből pedig a víz forr, ha túl sokáig túl magas hőmérsékleten hagyják. A hőmérséklet csupán a környezetben jelenlévő hőenergia mennyiségének mérése. Ha egy anyagot más hőmérsékletű környezetbe helyeznek, hőcserét folytat az anyag és a környezet között, ami mindkettőnek egyensúlyi hőmérsékletet eredményez. Tehát amikor egy jégkocka hő hatásának van kitéve, vízmolekulái elnyelik a hőenergiát a környező légkörből, és energikusabban mozogni kezdenek, aminek következtében a vízjég folyékony vízzé olvad.