Materia może istnieć w stanie stałym, ciekłym lub gazowym, a stan, w jakim znajduje się substancja, może być w dużej mierze zdeterminowany przez jej temperaturę. Kiedy przekroczony zostanie określony próg temperatury, unikalny dla każdej substancji we wszechświecie, nastąpi zmiana fazy, zmieniająca stan materii. W warunkach stałego ciśnienia temperatura jest podstawowym wyznacznikiem fazy substancji. Różnica temperatur i faz różnych rodzajów materii pozwala na eksploatację silników cieplnych i lodówek.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Temperatura ma bezpośredni wpływ na to, czy substancja istnieje jako ciało stałe, ciecz czy gaz. Ogólnie rzecz biorąc, podniesienie temperatury zamienia ciała stałe w ciecze, a ciecze w gazy; redukcja zamienia gazy w ciecze i ciecze w ciała stałe.
Stany materii
W niskich temperaturach ruch molekularny maleje, a substancje mają mniej energii wewnętrznej. Atomy będą ustawiać się względem siebie w stanach niskoenergetycznych i poruszać się bardzo mało, co jest charakterystyczne dla materii stałej. Wraz ze wzrostem temperatury do części składowych ciała stałego przykładana jest dodatkowa energia cieplna, co powoduje dodatkowy ruch cząsteczek. Cząsteczki zaczynają się na siebie napierać i zwiększa się ogólna objętość substancji. W tym momencie sprawa weszła w stan płynny. Stan gazowy występuje, gdy cząsteczki pochłonęły tak dużo energii cieplnej z powodu podwyższonej temperatury, że mogą swobodnie poruszać się wokół siebie z dużą prędkością.
Zmiany fazowe między stanami materii
Punkt, w którym materia poddana działaniu określonej temperatury w warunkach stałego ciśnienia zaczyna zmieniać swoją fazę, nazywamy progiem zmiany fazy. W tej temperaturze każdy kawałek substancji wystawiony na działanie ciepła zmieni swój stan. Przejście ze stanu stałego w ciecz następuje w temperaturze topnienia, a przejście z cieczy w gaz ma miejsce w temperaturze wrzenia. Odwrotnie, moment przejścia z gazu w ciecz jest punktem kondensacji, a przejście z cieczy w ciało stałe ma miejsce w punkcie zamarzania.
Nagłe zmiany temperatury i stany faz
Substancja może przejść przemianę fazową z ciała stałego w gaz lub z gazu w ciało stałe, jeśli temperatura, na jaką jest narażona, zmienia się bardzo szybko. Jeśli temperatura wokół ciała stałego wzrasta bardzo szybko, może sublimować lub zmienić fazę z ciała stałego w gaz, nie będąc cieczą. W przeciwnym kierunku gaz, który jest nagle przechłodzony, może ulec całkowitemu osadzeniu.
Wpływ temperatury na fazę
Jeśli ciśnienie jest stałe, stan substancji będzie całkowicie zależał od temperatury, na jaką jest wystawiona. Z tego powodu lód topi się po wyjęciu z zamrażarki, a woda gotuje się z garnka, jeśli jest zbyt długo pozostawiona w zbyt wysokiej temperaturze. Temperatura jest jedynie miarą ilości energii cieplnej obecnej w otoczeniu. Gdy substancja jest umieszczona w otoczeniu o innej temperaturze, ciepło jest wymieniane między substancją a otoczeniem, powodując, że oboje osiągają temperaturę równowagi. Kiedy więc kostka lodu jest wystawiona na działanie ciepła, jej cząsteczki wody pochłaniają energię cieplną z otaczającej atmosfery i zaczynają poruszać się bardziej energicznie, powodując, że lód wodny topi się w ciekłą wodę.
