Alle stoffen ondergaan fase-overgangen bij stijgende temperaturen. Terwijl ze opwarmen, beginnen de meeste materialen als vaste stoffen en smelten ze in vloeistoffen. Met meer warmte koken ze in gassen. Dit gebeurt omdat de energie van hittetrillingen in moleculen de krachten overwint die hen samenhouden. In een vaste stof houden krachten tussen moleculen hen in stijve structuren. Deze krachten verzwakken sterk in vloeistoffen en gassen, waardoor een stof kan stromen en verdampen.

Fasetransitie

Wetenschappers noemen vaste stoffen, vloeistoffen en gassen de fasen van een stof. Wanneer het smelt, bevriest, kookt of condenseert, ondergaat het een faseovergang. Hoewel veel stoffen hetzelfde gedrag in faseovergangen hebben, heeft elk een unieke set van temperaturen en drukken die bepalen op welk punt het smelt of kookt. Bijvoorbeeld, kooldioxidegas bevriest direct in droog ijs bij min 109 graden Fahrenheit bij normale drukken. Het heeft een vloeistoffase alleen bij hoge drukken.

Warmte en temperatuur

Terwijl je een vaste stof opwarmt, stijgt de temperatuur gestaag. Elke graad van temperatuurstijging neemt ongeveer dezelfde hoeveelheid warmte-energie in beslag. Zodra het smeltpunt is bereikt, blijft de temperatuur echter constant totdat de hele substantie smelt. De moleculen nemen extra energie, de hitte van fusie, om vloeibaar te maken. Alle energie gaat op dit punt over in het vloeibaar maken van de substantie. Hetzelfde gebeurt voor kokende vloeistoffen. Ze hebben energie nodig, de hitte van verdamping, om de overgang naar gas te maken. Zodra de hele substantie de overgang maakt, verhoogt meer energie de temperatuur weer.

Smelten

Krachten tussen moleculen, waaronder de Londense dispersiekracht en waterstofbruggen, vormen kristallen en andere vaste vormen wanneer de de temperaturen zijn laag genoeg. De sterkte van de krachten bepaalt de smelttemperatuur. Stoffen met zeer zwakke krachten smelten bij lage temperaturen; sterke krachten vereisen hoge temperaturen. Als u voldoende warmte-energie toepast, smelten of smelten uiteindelijk alle stoffen.

Koken

Dezelfde mechanismen die gelden voor het smelten zijn van toepassing op koken. De moleculen in een vloeistof hebben zwakke krachten die ze bij elkaar houden. Warmte zorgt ervoor dat ze sterk trillen en van de rest wegvliegen. In een kokende vloeistof zullen sommige moleculen relatief lage energieën hebben, de meeste hebben een gemiddeld bereik van energieën en een paar hebben energieën die hoog genoeg zijn om volledig aan de vloeistof te ontsnappen. Met meer warmte ontsnappen meer moleculen. In de gasfase zijn er geen moleculen meer aan elkaar gebonden.