Alla ämnen går igenom fasövergångar med stigande temperaturer. När de värmer upp börjar de flesta material som fasta ämnen och smälter i vätskor. Med mer värme koka de i gaser. Detta händer eftersom energin i värmevibrationer i molekyler övermanar de krafter som håller dem ihop. I en fast, håller krafterna mellan molekylerna dem i styva strukturer. Dessa krafter försvagas kraftigt i vätskor och gaser, vilket gör att ett ämne kan strömma och avdunsta.

Fasövergång

Forskare kallar fastämnen, vätskor och gaser faser av ett ämne. När det smälter, fryser, kokar eller kondenserar, genomgår det en fasövergång. Även om många ämnen har liknande fasövergångsbeteenden, har varje en unik uppsättning temperaturer och tryck som bestämmer vid vilken tid det smälter eller kokar. Till exempel fryser koldioxidgasen direkt i torris vid minus 109 grader Fahrenheit vid normala tryck. Den har en vätskefas endast vid höga tryck.

Värme och temperatur

När du värmer upp en fast, stiger temperaturen stadigt. Varje grad av temperaturökning ökar ungefär lika mycket värmeenergi. När den når sin smältpunkt, är temperaturen fortsatt stabil tills allt ämnet smälter. Molekylerna tar extra energi, kallad fusionsvärmen, för att kondensera. All energi vid denna punkt går in i att göra substansen till en vätska. Samma sak händer för kokande vätskor. De kräver energi, kallad förångningsvärme, för att övergå till gas. När allt ämne övergår, ökar energin igen temperaturen.

Smältning

Kraftar mellan molekyler, inklusive London-dispersionsstyrkan och vätebindningen, bildar kristaller och andra fasta former när temperaturerna är tillräckligt låga. Styrkan hos krafterna bestämmer smältpunkten. Ämnen med mycket svaga krafter smälter vid låga temperaturer; starka krafter kräver höga temperaturer. Om du applicerar tillräckligt med värmeenergi, smälter alla ämnen smält eller kokar så småningom.

Kokning

Samma mekanismer som reglerar smältning gäller kokning. Molekylerna i en vätska har svaga krafter som håller dem ihop. Värme får dem att vibrera starkt och flyga iväg från resten. I en kokande vätska kommer vissa molekyler att ha relativt låga energier, de flesta har ett genomsnittligt antal energier och några har tillräckligt höga energier för att undvika vätskan helt. Med mer värme, flyr mer molekyler. I gasfasen är inga molekyler bundna till varandra längre.