Visoms medžiagoms vyksta faziniai pokyčiai, kylant temperatūrai. Kaitinant dauguma medžiagų prasideda kaip kietos medžiagos ir ištirpsta skysčiuose. Turėdami daugiau šilumos, jie virsta dujomis. Taip atsitinka todėl, kad šilumos vibracijų energija molekulėse užvaldo jėgas, kurios jas laiko. Kietoje jėgos tarp molekulių išlaiko jas standžiose struktūrose. Šios jėgos skysčiuose ir dujose labai susilpnėja, todėl medžiaga gali tekėti ir garuoti.
Fazių perėjimas
Kietosios medžiagos, skysčiai ir dujos mokslininkai vadinami medžiagos fazėmis. Ištirpus, sušalus, užvirus ar sutirštėjus, vyksta fazių perėjimas. Nors daugeliui medžiagų būdingos panašios fazių perėjimo savybės, kiekvienai jų būdingas unikalus temperatūrų ir slėgių rinkinys, kuris lemia, kada jis ištirpsta ar verda. Pavyzdžiui, anglies dioksido dujos užšąla tiesiai į sausą ledą esant minus 109 laipsnių Fahrenheitui esant normaliam slėgiui. Skysta fazė turi tik esant aukštam slėgiui.
Šiluma ir temperatūra
Kaitinant kietą medžiagą, jos temperatūra nuolat kyla. Kiekvienas temperatūros pakilimo laipsnis užima maždaug tiek pat šilumos energijos. Tačiau pasiekus lydymosi temperatūrą, temperatūra išlieka pastovi, kol ištirps visa medžiaga. Kad suskystėtų, molekulės ima papildomą energiją, vadinamą sintezės šiluma. Visa energija šiuo metu eina tam, kad medžiaga taptų skysta. Tas pats nutinka ir verdant skysčius. Norint pereiti prie dujų, jiems reikia energijos, vadinamos garavimo šiluma. Kai visa medžiaga pereina, daugiau energijos vėl pakelia temperatūrą.
Tirpsta
Jėgos tarp molekulių, įskaitant Londono dispersijos jėgą ir jungimąsi su vandeniliu, formuoja kristalus ir kitas kietas formas, kai temperatūra yra pakankamai žema. Jėgų stiprumas lemia lydymosi temperatūrą. Medžiagos su labai silpnomis jėgomis tirpsta žemoje temperatūroje; stiprioms jėgoms reikalinga aukšta temperatūra. Jei suvartosite pakankamai šilumos energijos, visos medžiagos galiausiai ištirps arba užvirs.
Verdamas
Tie patys mechanizmai, kurie reguliuoja lydymąsi, taikomi virinant. Skysčio molekulės turi silpnas jėgas, laikančias jas kartu. Dėl karščio jie stipriai vibruoja ir nuskrieja nuo likusių. Verdančiame skystyje kai kurių molekulių energija bus palyginti maža, daugumos jų vidutinis energijos diapazonas, o keliose energijos yra pakankamai didelės, kad visiškai išbėgtų iš skysčio. Su daugiau šilumos išbėga daugiau molekulių. Dujų fazėje jokios molekulės nebesijungia viena su kita.