La materia può esistere allo stato solido, liquido o gassoso e lo stato in cui si trova una sostanza può essere in gran parte determinato dalla sua temperatura. Quando viene superata una certa soglia di temperatura unica per ogni sostanza nell'universo, ne risulterà un cambiamento di fase, cambiando lo stato della materia. In condizioni di pressione costante, la temperatura è il principale determinante della fase di una sostanza. La differenza di temperatura e di fasi di diversi tipi di materia consente il funzionamento di motori termici e frigoriferi.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
La temperatura ha un effetto diretto sull'esistenza di una sostanza come solido, liquido o gassoso. In genere, l'aumento della temperatura trasforma i solidi in liquidi ei liquidi in gas; riducendolo trasforma i gas in liquidi e i liquidi in solidi.
Stati della materia
A basse temperature, il movimento molecolare diminuisce e le sostanze hanno meno energia interna. Gli atomi si stabilizzeranno in stati di bassa energia l'uno rispetto all'altro e si muoveranno molto poco, caratteristica della materia solida. All'aumentare della temperatura, viene applicata ulteriore energia termica alle parti costituenti di un solido, che provoca un ulteriore movimento molecolare. Le molecole iniziano a spingersi l'una contro l'altra e il volume complessivo di una sostanza aumenta. A questo punto la materia è entrata nello stato liquido. Uno stato gassoso esiste quando le molecole hanno assorbito così tanta energia termica a causa dell'aumento delle temperature che sono libere di muoversi l'una intorno all'altra ad alta velocità.
Cambiamenti di fase tra gli stati della materia
Il punto in cui la materia sottoposta a una particolare temperatura in condizioni di pressione costante inizia a cambiare fase è chiamato soglia di cambiamento di fase. A questa temperatura, ogni parte della sostanza esposta al calore cambierà il suo stato. Il passaggio da un solido a un liquido avviene al punto di fusione e la transizione da un liquido a un gas avviene al punto di ebollizione. Al contrario, il momento di passaggio da un gas a un liquido è il punto di condensazione e il passaggio da un liquido a un solido avviene nel punto di congelamento.
Cambiamenti improvvisi di temperatura e stati di fase
Una sostanza può subire un cambiamento di fase da solido a gas o da gas a solido se la temperatura a cui è esposta cambia molto rapidamente. Se la temperatura attorno a un solido viene aumentata molto rapidamente, può sublimare o cambiare fase da solido a gas senza esistere come liquido. Nella direzione opposta, un gas che si sottoraffredda improvvisamente può subire una deposizione completa.
Effetti della temperatura sulla fase
Se la pressione è costante, lo stato di una sostanza dipenderà interamente dalla temperatura a cui è esposta. Per questo motivo il ghiaccio si scioglie se tolto dal congelatore e l'acqua fuoriesce da una pentola se lasciata troppo a lungo a una temperatura troppo alta. La temperatura è semplicemente una misura della quantità di energia termica presente nell'ambiente circostante. Quando una sostanza viene posta in un ambiente a temperatura diversa, il calore viene scambiato tra la sostanza e l'ambiente circostante, portando entrambi a raggiungere una temperatura di equilibrio. Quindi, quando un cubetto di ghiaccio è esposto al calore, le sue molecole d'acqua assorbono energia termica dall'atmosfera circostante e iniziano a muoversi più energicamente, facendo sciogliere il ghiaccio d'acqua in acqua liquida.