Sıcaklık, bir madde içindeki moleküllerin ortalama kinetik enerjisinin bir ölçümüdür ve üç farklı ölçek kullanılarak ölçülebilir: Celsius, Fahrenheit ve Kelvin. Kullanılan ölçek ne olursa olsun sıcaklık, kinetik enerji ile olan ilişkisinden dolayı madde üzerindeki etkisini gösterir. Kinetik enerji, hareket enerjisidir ve bir nesne içindeki moleküllerin hareketi olarak ölçülebilir. Farklı sıcaklıkların kinetik enerji üzerindeki etkisini incelemek, maddenin çeşitli halleri üzerindeki etkilerini tanımlar.
Donma veya Erime Noktası
Bir katı, birbirine sıkıca paketlenmiş moleküllerden oluşur, böylece nesneye değişime dirençli katı bir yapı verir. Sıcaklık arttıkça katı içindeki moleküllerin kinetik enerjisi titreşmeye başlar ve bu da bu moleküllerin çekiciliğini azaltır. Titreşimin katının sıvıya dönüşmesine yetecek kadar yeterli hale geldiği, erime noktası olarak adlandırılan bir sıcaklık eşiği vardır. Erime noktası da sıvının katıya dönüşeceği sıcaklığı tanımlar, dolayısıyla aynı zamanda donma noktasıdır.
Kaynama veya Yoğuşma Noktası
Bir sıvıda, moleküller katıdaki kadar sıkı bir şekilde sıkıştırılmaz ve hareket edebilirler. Bu, sıvıya içinde tutulduğu kabın şeklini alabilme gibi önemli bir özellik verir. Bir sıvının sıcaklığı ve dolayısıyla kinetik enerjisi arttıkça, moleküller daha hızlı titreşmeye başlar. Daha sonra, enerjilerinin o kadar büyük olduğu bir eşiğe ulaşırlar ki, moleküller atmosfere kaçar ve sıvı bir gaz haline gelir. Bu sıcaklık eşiği, sıcaklık arttıkça sıvıdan gaza değişiklik ise kaynama noktası olarak adlandırılır. Sıcaklık altına düştüğünde gazdan sıvıya değişim ise yoğuşma noktasıdır.
Gazların Kinetik Enerjisi
Gazlar, maddenin herhangi bir halinin en yüksek kinetik enerjisine sahiptir ve bu nedenle en yüksek sıcaklıklarda meydana gelir. Açık bir sistemdeki bir gazın sıcaklığını artırmak, maddenin durumunu daha fazla değiştirmeyecektir, çünkü gaz molekülleri yalnızca sonsuz derecede uzaklaşacaktır. Ancak kapalı bir sistemde gazların sıcaklığının artması, basınçta bir artışa neden olur. moleküllerin daha hızlı hareket etmesine ve moleküllerin kenarlarına çarpan moleküllerin artan frekansına konteyner.
Basınç ve Sıcaklığın Etkisi
Basınç, sıcaklığın maddenin çeşitli halleri üzerindeki etkilerini incelerken de bir faktördür. Boyle Yasasına göre, sıcaklık ve basınç doğrudan ilişkilidir, yani sıcaklıktaki bir artış basınçta buna karşılık gelen bir artışa neden olur. Bu yine artan sıcaklıkla ilişkili kinetik enerjideki artıştan kaynaklanır. Yeterince düşük basınç ve sıcaklıklarda katı madde sıvı fazı atlayabilir ve süblimasyon adı verilen bir işlemle doğrudan katıdan gaza dönüştürülebilir.