Материя может существовать в твердом, жидком или газообразном состоянии, и состояние, в котором находится вещество, может в значительной степени определяться его температурой. При пересечении определенного температурного порога, уникального для каждого вещества во вселенной, происходит фазовое изменение, изменяющее состояние вещества. В условиях постоянного давления температура является основным определяющим фактором фазы вещества. Разница в температурах и фазах разных видов вещества учитывает работу тепловых двигателей и холодильников.

Состояния вещества

При низких температурах молекулярное движение уменьшается, и вещества имеют меньшую внутреннюю энергию. Атомы оседают в состояниях с низкой энергией относительно друг друга и очень мало двигаются, что характерно для твердого вещества. По мере увеличения температуры дополнительная тепловая энергия подается на составные части твердого тела, что вызывает дополнительное молекулярное движение. Молекулы начинают давить друг на друга, и общий объем вещества увеличивается. В этот момент вещество перешло в жидкое состояние. Газообразное состояние существует, когда молекулы поглощают так много тепловой энергии из-за повышенных температур, что они могут свободно перемещаться друг с другом на высоких скоростях.

Фазовые изменения между состояниями материи

Точка, в которой вещество, подвергаемое определенной температуре в условиях постоянного давления, начинает изменять свою фазу, называется порогом изменения фазы. При этой температуре каждый кусочек вещества, подверженного воздействию тепла, изменит свое состояние. Переход от твердого тела к жидкости происходит в точке плавления, а переход от жидкости к газу происходит в точке кипения. И наоборот, момент перехода из газа в жидкость является точкой конденсации, а переход от жидкости к твердому телу происходит в точке замерзания.

Внезапные изменения температуры и фазовые состояния

Вещество может подвергаться фазовому переходу из твердого состояния в газообразное или из газообразного в твердое, если температура, которой оно подвергается, изменяется очень быстро. Если температура вокруг твердого вещества поднимается очень быстро, она может сублимировать или изменять фазу от твердого тела к газу, не будучи жидкой. В противоположном направлении внезапно переохлажденный газ может полностью осаждаться.

Влияние температуры на фазу

Если давление постоянное, состояние вещества будет полностью зависеть от температуры, которой оно подвергается. По этой причине лед тает, если вынуть его из морозильной камеры, а вода выкипает из кастрюли, если оставить его на слишком высокой температуре слишком долго. Температура - это просто измерение количества тепловой энергии, присутствующей в окружающей среде. Когда вещество помещается в окружающую среду с другой температурой, между веществом и окружающей средой происходит обмен теплом, что приводит к достижению равновесной температуры. Поэтому, когда ледяной куб подвергается воздействию тепла, его молекулы воды поглощают тепловую энергию из окружающей атмосферы и начинают более энергично двигаться, заставляя водяной лед плавиться в жидкую воду.