Materie kan in vaste, vloeibare of gasvormige toestand voorkomen en de toestand waarin een stof zich bevindt, kan grotendeels worden bepaald door de temperatuur. Wanneer een bepaalde temperatuurdrempel wordt overschreden die uniek is voor elke stof in het universum, zal een faseverandering resulteren, waardoor de toestand van de materie verandert. Onder omstandigheden van constante druk is temperatuur de belangrijkste determinant van de fase van een stof. Het verschil in temperaturen en de fasen van verschillende soorten materie maakt de werking van warmtemotoren en koelkasten mogelijk.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Temperatuur heeft een direct effect op de vraag of een stof bestaat als een vaste stof, vloeistof of gas. Over het algemeen verandert het verhogen van de temperatuur vaste stoffen in vloeistoffen en vloeistoffen in gassen; het verminderen ervan verandert gassen in vloeistoffen en vloeistoffen in vaste stoffen.
Staten van materie
Bij lage temperaturen neemt de moleculaire beweging af en hebben stoffen minder interne energie. Atomen zullen zich ten opzichte van elkaar in lage energietoestanden nestelen en heel weinig bewegen, wat kenmerkend is voor vaste materie. Naarmate de temperatuur stijgt, wordt extra warmte-energie toegepast op de samenstellende delen van een vaste stof, wat extra moleculaire beweging veroorzaakt. Moleculen beginnen tegen elkaar aan te duwen en het totale volume van een stof neemt toe. Op dit punt is de materie in vloeibare toestand gekomen. Er is sprake van een gasvormige toestand wanneer moleculen zoveel warmte-energie hebben geabsorbeerd als gevolg van verhoogde temperaturen dat ze vrij zijn om met hoge snelheden om elkaar heen te bewegen.
Faseveranderingen tussen toestanden van materie
Het punt waarop materie die aan een bepaalde temperatuur wordt onderworpen onder omstandigheden van constante druk van fase begint te veranderen, wordt de faseveranderingsdrempel genoemd. Bij deze temperatuur zal elk deel van de stof dat aan de hitte wordt blootgesteld, van toestand veranderen. Een verschuiving van naar een vaste stof naar een vloeistof vindt plaats bij het smeltpunt en de overgang van een vloeistof naar een gas vindt plaats bij het kookpunt. Omgekeerd is het moment van verandering van een gas naar een vloeistof het condensatiepunt en vindt de verschuiving van een vloeistof naar een vaste stof plaats bij het vriespunt.
Plotselinge temperatuurveranderingen en fasetoestanden
Een stof kan een faseverandering ondergaan van een vaste stof naar een gas of van een gas naar een vaste stof als de temperatuur waaraan ze wordt blootgesteld zeer snel verandert. Als de temperatuur rond een vaste stof zeer snel wordt verhoogd, kan deze sublimeren of van een vaste stof naar een gas overgaan zonder dat deze als vloeistof bestaat. In de tegenovergestelde richting kan een gas dat plotseling onderkoeld is, volledige depositie ondergaan.
Temperatuureffecten op fase
Als de druk constant is, hangt de toestand van een stof volledig af van de temperatuur waaraan deze wordt blootgesteld. Om deze reden smelt ijs als het uit een vriezer wordt gehaald en water kookt uit een pan als het te lang op een te hoge temperatuur wordt bewaard. Temperatuur is slechts een maat voor de hoeveelheid warmte-energie die in de omgeving aanwezig is. Wanneer een stof in een omgeving met een andere temperatuur wordt geplaatst, wordt er warmte uitgewisseld tussen de stof en de omgeving, waardoor beide een evenwichtstemperatuur bereiken. Dus wanneer een ijsblokje wordt blootgesteld aan hitte, absorberen de watermoleculen warmte-energie uit de omringende atmosfeer en beginnen ze energieker te bewegen, waardoor het waterijs in vloeibaar water smelt.
