Temperatura é uma medida da energia cinética média das moléculas dentro de uma substância e pode ser medida usando três escalas diferentes: Celsius, Fahrenheit e Kelvin. Independentemente da escala utilizada, a temperatura exibe seu efeito na matéria devido à sua relação com a energia cinética. A energia cinética é a energia do movimento e pode ser medida como o movimento das moléculas dentro de um objeto. Examinar o impacto de diferentes temperaturas na energia cinética identifica seus efeitos nos vários estados da matéria.
O ponto de congelamento ou derretimento
Um sólido é composto de moléculas que são compactadas juntas, dando assim ao objeto uma estrutura rígida que é resistente a mudanças. Conforme a temperatura sobe, a energia cinética das moléculas dentro do sólido começa a vibrar, o que diminui a atração dessas moléculas. Existe um limite de temperatura, conhecido como ponto de fusão, no qual a vibração se torna suficiente para fazer com que o sólido se transforme em líquido. O ponto de fusão, por sua vez, também identifica a temperatura na qual o líquido voltará ao sólido, portanto também é o ponto de congelamento.
O ponto de ebulição ou condensação
Em um líquido, as moléculas não são tão comprimidas como em um sólido e podem se mover. Isso dá ao líquido a importante propriedade de ser capaz de assumir a forma do recipiente no qual é mantido. À medida que a temperatura - e, portanto, a energia cinética - de um líquido aumenta, as moléculas começam a vibrar mais rapidamente. Eles então atingem um limiar no qual sua energia se torna tão grande que as moléculas escapam para a atmosfera, e o líquido se torna um gás. Esse limite de temperatura é chamado de ponto de ebulição se a mudança for de líquido para gasoso à medida que a temperatura aumenta. Se a mudança for de gás para líquido à medida que a temperatura cai abaixo dela, é o ponto de condensação.
Energia cinética de gases
Os gases têm a energia cinética mais alta de qualquer estado da matéria e, portanto, ocorrem nas temperaturas mais altas. Aumentar a temperatura de um gás em um sistema aberto não mudará ainda mais o estado da matéria porque as moléculas do gás ficarão infinitamente mais separadas. Em um sistema fechado, no entanto, o aumento da temperatura dos gases resultará em um aumento na pressão devido para as moléculas se movendo mais rápido e o aumento da frequência das moléculas que atingem as laterais do recipiente.
Efeito da pressão e da temperatura
A pressão também é um fator ao examinar os efeitos da temperatura nos vários estados da matéria. De acordo com a Lei de Boyle, temperatura e pressão estão diretamente relacionadas, o que significa que um aumento na temperatura resulta em um aumento correspondente na pressão. Novamente, isso é causado pelo aumento da energia cinética associada ao aumento da temperatura. Em pressões e temperaturas suficientemente baixas, a matéria sólida pode contornar a fase líquida e ser convertida diretamente de um sólido em um gás por meio de um processo chamado sublimação.