Всі речовини проходять фазові переходи з підвищенням температури. У міру нагрівання більшість матеріалів починають перетворюватися на тверді речовини і плавляться в рідини. При більшій кількості тепла вони киплять у газах. Це відбувається тому, що енергія теплових коливань у молекулах перевершує сили, що утримують їх разом. У твердому тілі сили між молекулами утримують їх у жорстких структурах. Ці сили сильно слабшають у рідинах та газах, дозволяючи речовині текти та випаровуватися.
Перехід фази
Фази речовини вчені називають тверді речовини, рідини та гази. Коли він плавиться, замерзає, закипає або конденсується, він зазнає фазовий перехід. Хоча багато речовин мають подібну поведінку фазового переходу, кожна з них має унікальний набір температур і тисків, які визначають, в якій точці вона плавиться або закипає. Наприклад, вуглекислий газ замерзає безпосередньо в сухий лід при мінус 109 градусах за Фаренгейтом при нормальному тиску. Він має рідку фазу лише при високих тисках.
Тепло і температура
У міру нагрівання твердої речовини її температура постійно зростає. Кожен градус підвищення температури займає приблизно однакову кількість теплової енергії. Однак, як тільки вона досягає точки плавлення, температура залишається стабільною, поки вся речовина не розплавиться. Для зрідження молекули беруть додаткову енергію, яку називають теплом плавлення. Вся енергія в цей момент йде на перетворення речовини на рідину. Те саме відбувається з киплячими рідинами. Для переходу на газ їм потрібна енергія, яку називають теплою випаровування. Як тільки вся речовина здійснить перехід, більше енергії знову підвищує температуру.
Танення
Сили між молекулами, включаючи дисперсійну силу Лондона та водневий зв'язок, утворюють кристали та інші тверді форми, коли температури досить низькі. Сила сил визначає температуру плавлення. Речовини з дуже слабкими силами плавляться при низьких температурах; сильні сили вимагають високих температур. Якщо ви застосовуєте достатньо теплової енергії, зрештою всі речовини плавляться або закипають.
Кипіння
Ті самі механізми, що регулюють плавлення, застосовуються до кипіння. Молекули в рідині мають слабкі сили, утримуючи їх разом. Тепло змушує їх сильно вібрувати і відлітати від решти. У киплячій рідині деякі молекули матимуть відносно низькі енергії, більшість із них мають середній діапазон енергій, а деякі мають енергію, досить високу, щоб повністю вийти з рідини. При більшій кількості тепла витікає більше молекул. У газовій фазі жодні молекули вже не зв’язані між собою.