Temperatuur is een meting van de gemiddelde kinetische energie van de moleculen in een stof en kan worden gemeten met behulp van drie verschillende schalen: Celsius, Fahrenheit en Kelvin. Ongeacht de gebruikte schaal vertoont temperatuur zijn effect op materie vanwege de relatie met kinetische energie. Kinetische energie is de energie van beweging en kan worden gemeten als de beweging van moleculen in een object. Het onderzoeken van de impact van verschillende temperaturen op kinetische energie identificeert de effecten ervan op de verschillende toestanden van materie.
Het vriespunt of smeltpunt
Een vaste stof is samengesteld uit moleculen die stevig op elkaar zijn gepakt, waardoor het object een stijve structuur krijgt die bestand is tegen verandering. Naarmate de temperatuur stijgt, begint de kinetische energie van de moleculen in de vaste stof te trillen, waardoor de aantrekkingskracht van deze moleculen afneemt. Er is een temperatuurdrempel, het smeltpunt genoemd, waarbij de trilling voldoende genoeg wordt om de vaste stof in vloeistof te laten veranderen. Het smeltpunt identificeert op zijn beurt ook de temperatuur waarbij de vloeistof terug zal veranderen in de vaste stof, dus het is ook het vriespunt.
Het kook- of condensatiepunt
In een vloeistof zijn moleculen niet zo strak samengeperst als in een vaste stof en kunnen ze bewegen. Dit geeft vloeistof de belangrijke eigenschap dat het de vorm kan aannemen van de houder waarin het wordt vastgehouden. Naarmate de temperatuur - en dus de kinetische energie - van een vloeistof toeneemt, beginnen de moleculen sneller te trillen. Ze bereiken dan een drempel waarbij hun energie zo groot wordt dat de moleculen in de atmosfeer ontsnappen en de vloeistof een gas wordt. Deze temperatuurdrempel wordt het kookpunt genoemd als de verandering van vloeistof naar gas plaatsvindt naarmate de temperatuur stijgt. Als de verandering van gas naar vloeistof is als de temperatuur eronder daalt, is dit het condensatiepunt.
Kinetische energie van gassen
Gassen hebben de hoogste kinetische energie van alle materies en treden dus op bij de hoogste temperaturen. Het verhogen van de temperatuur van een gas in een open systeem zal de toestand van de materie niet verder veranderen omdat de gasmoleculen alleen maar oneindig verder uit elkaar komen te staan. In een gesloten systeem zal het verhogen van de temperatuur van gassen echter leiden tot een toename van de druk als gevolg naar de moleculen die sneller bewegen en de verhoogde frequentie van de moleculen die de zijkanten van de container.
Effect van druk en temperatuur
Druk is ook een factor bij het onderzoeken van de effecten van temperatuur op de verschillende toestanden van materie. Volgens de wet van Boyle zijn temperatuur en druk direct gerelateerd, wat betekent dat een toename van de temperatuur resulteert in een overeenkomstige toename van de druk. Dit wordt opnieuw veroorzaakt door de toename van de kinetische energie die gepaard gaat met toenemende temperatuur. Bij voldoende lage drukken en temperaturen kan vaste stof de vloeibare fase omzeilen en direct worden omgezet van een vaste stof in een gas via een proces dat sublimatie wordt genoemd.