Všetky látky prechádzajú fázovými prechodmi so stúpajúcimi teplotami. Pri zahrievaní väčšina materiálov začína ako pevné látky a topí sa v kvapaliny. Pri väčšom teple sa varia z plynov. Stáva sa to preto, lebo energia tepelných vibrácií v molekulách premáha sily, ktoré ich držia pohromade. V tuhej látke ich sily medzi molekulami udržujú v tuhých štruktúrach. Tieto sily v tekutinách a plynoch veľmi slabnú, čo umožňuje látke prúdiť a odparovať sa.
Fázový prechod
Vedci nazývajú tuhé látky, kvapaliny a plyny fázami látky. Keď sa topí, mrazí, varí alebo kondenzuje, prechádza fázovým prechodom. Aj keď má veľa látok podobné chovanie pri fázovom prechode, každá z nich má jedinečnú skupinu teplôt a tlakov, ktoré určujú, v ktorom okamihu sa topí alebo varí. Napríklad plynný oxid uhličitý pri normálnych tlakoch zamŕza priamo do suchého ľadu pri mínus 109 stupňoch Fahrenheita. Má kvapalnú fázu iba pri vysokých tlakoch.
Teplo a teplota
Pri zohrievaní tuhej látky jej teplota stabilne stúpa. Každý stupeň zvýšenia teploty vyžaduje približne rovnaké množstvo tepelnej energie. Len čo dosiahne svoj bod topenia, teplota zostáva stabilná, kým sa všetka látka neroztopí. Molekuly skvapalňujú ďalšiu energiu, ktorá sa nazýva teplo fúzie. Všetka energia v tomto okamihu smeruje k tomu, aby sa látka stala kvapalnou. To isté sa deje pri varení kvapalín. Na prechod na plyn vyžadujú energiu, ktorá sa nazýva odparovacie teplo. Akonáhle celá látka prebehne, viac energie opäť zvýši teplotu.
Topenie
Sily medzi molekulami, vrátane Londýnskej disperznej sily a vodíkových väzieb, vytvárajú kryštály a iné pevné tvary, keď sú teploty dostatočne nízke. Sila síl určuje teplotu topenia. Látky s veľmi slabými silami sa topia pri nízkych teplotách; silné sily vyžadujú vysoké teploty. Ak použijete dostatok tepelnej energie, nakoniec sa všetky látky roztopia alebo uvaria.
Vriaci
Rovnaké mechanizmy, ktoré riadia topenie, sa uplatňujú aj pri varení. Molekuly v kvapaline majú slabé sily, ktoré ich držia pohromade. Teplo spôsobuje, že silne vibrujú a odlietajú od ostatných. Vo vriacej kvapaline budú mať niektoré molekuly relatívne nízku energiu, väčšina z nich bude mať priemerný rozsah energií a niekoľko z nich bude mať energiu dosť vysokú na to, aby tekutine úplne unikla. Pri väčšom teple uniká viac molekúl. V plynnej fáze už nie sú navzájom viazané žiadne molekuly.