อุณหภูมิมีผลต่อสถานะของสสารอย่างไร?

อุณหภูมิคือการวัดพลังงานจลน์เฉลี่ยของโมเลกุลภายในสาร และสามารถวัดได้โดยใช้สเกลที่แตกต่างกัน 3 ระดับ ได้แก่ เซลเซียส ฟาเรนไฮต์ และเคลวิน โดยไม่คำนึงถึงขนาดที่ใช้ อุณหภูมิมีผลต่อสสารเนื่องจากความสัมพันธ์กับพลังงานจลน์ พลังงานจลน์เป็นพลังงานของการเคลื่อนไหวและสามารถวัดได้เป็นการเคลื่อนที่ของโมเลกุลภายในวัตถุ การตรวจสอบผลกระทบของอุณหภูมิที่แตกต่างกันต่อพลังงานจลน์จะระบุผลกระทบที่มีต่อสถานะต่างๆ ของสสาร

ของแข็งประกอบด้วยโมเลกุลที่อัดแน่นเข้าด้วยกัน ทำให้วัตถุมีโครงสร้างที่แข็งกระด้างและทนต่อการเปลี่ยนแปลง เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น พลังงานจลน์ของโมเลกุลภายในของแข็งจะเริ่มสั่นสะเทือน ซึ่งจะลดแรงดึงดูดของโมเลกุลเหล่านี้ มีเกณฑ์อุณหภูมิที่เรียกว่าจุดหลอมเหลวซึ่งการสั่นสะเทือนจะเพียงพอที่จะทำให้ของแข็งเปลี่ยนเป็นของเหลว จุดหลอมเหลวยังระบุอุณหภูมิที่ของเหลวจะเปลี่ยนกลับเป็นของแข็ง ดังนั้นจึงเป็นจุดเยือกแข็งด้วย

ในของเหลว โมเลกุลจะไม่ถูกบีบอัดอย่างแน่นหนาเหมือนในของแข็ง และสามารถเคลื่อนที่ไปมาได้ สิ่งนี้ทำให้ของเหลวมีคุณสมบัติที่สำคัญของความสามารถในการทำให้รูปร่างของภาชนะที่ถืออยู่ เมื่ออุณหภูมิและพลังงานจลน์ของของเหลวเพิ่มขึ้น โมเลกุลก็เริ่มสั่นสะเทือนเร็วขึ้น จากนั้นพวกมันก็ไปถึงธรณีประตูซึ่งพลังงานของพวกมันยิ่งใหญ่จนโมเลกุลหนีออกสู่ชั้นบรรยากาศ และของเหลวกลายเป็นก๊าซ เกณฑ์อุณหภูมินี้เรียกว่าจุดเดือดหากการเปลี่ยนแปลงจากของเหลวเป็นก๊าซเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น หากการเปลี่ยนแปลงจากก๊าซเป็นของเหลวเมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำกว่านั้น แสดงว่าเป็นจุดควบแน่น

ก๊าซมีพลังงานจลน์สูงสุดของสสารใดๆ และเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงสุด การเพิ่มอุณหภูมิของก๊าซในระบบเปิดจะไม่เปลี่ยนสถานะของสสารอีกต่อไป เนื่องจากโมเลกุลของก๊าซจะห่างกันอย่างไม่สิ้นสุด อย่างไรก็ตาม ในระบบปิด การเพิ่มอุณหภูมิของก๊าซจะส่งผลให้ความดันเพิ่มขึ้นเนื่องจาก เพื่อให้โมเลกุลเคลื่อนที่เร็วขึ้นและความถี่ที่เพิ่มขึ้นของโมเลกุลกระทบด้านข้างของ of ภาชนะ

ความดันยังเป็นปัจจัยในการพิจารณาผลกระทบของอุณหภูมิต่อสถานะต่างๆ ของสสาร ตามกฎของบอยล์ อุณหภูมิและความดันสัมพันธ์กันโดยตรง หมายความว่าอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นส่งผลให้ความดันเพิ่มขึ้นตามสอดคล้องกัน นี่เป็นอีกสาเหตุหนึ่งจากการเพิ่มขึ้นของพลังงานจลน์ที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ที่ความดันและอุณหภูมิที่ต่ำเพียงพอ สสารที่เป็นของแข็งอาจข้ามเฟสของเหลวและเปลี่ยนจากของแข็งเป็นก๊าซได้โดยตรงผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการระเหิด