Les matériaux ont une forme solide, liquide et gazeuse. Chacune de ces formes est connue comme une phase de la matière. Dans chacune de ses phases, les particules d'une substance se comportent très différemment. Une substance peut changer d'une phase à l'autre grâce à ce qu'on appelle une transition de phase. Ces transitions de phase sont principalement le résultat de changements de température.
Solid
Lorsqu'un matériau est dans sa phase solide, les molécules sont étroitement liées entre elles. La forme et le volume d'un solide sont généralement fixés. Les forces qui attirent les particules les unes aux autres sont particulièrement fortes dans les solides, les gardant rapprochés dans des positions spécifiques. Cela aide à empêcher un solide de se séparer ou d'être comprimé. La densité du matériau solide augmente à des températures plus basses. Plus la température est froide, plus les vibrations des particules sont faibles, ce qui les rend plus serrés. Les solides peuvent être classés comme cristallins, avec des particules arrangées étroitement dans des modèles géométriques, ou ils peuvent être classés en tant que solides amorphes. Les cristaux dans les solides amorphes, tels que l'argile, sont disposés de façon plus lâche et aléatoire, ce qui permet de modifier la forme du matériau.
Liquide
Dans sa phase liquide, les particules qui le composent une substance a plus de liberté de mouvement. Ce mouvement est réalisé à travers les particules qui gagnent de l'énergie thermique. La forme d'un liquide est déterminée par la forme de son récipient. Bien que les particules dans un liquide ne soient pas liées aussi étroitement que celles d'un solide, les substances liquides ne peuvent pas être comprimées. Les particules liquides sont plus énergétiques que les particules solides et peuvent se déplacer mais seulement à une certaine distance des autres particules. Il y a toujours une force d'attraction qui les maintient ensemble sans serrer. Parce que les particules sont plus éloignées dans un liquide, le volume d'une substance dans sa phase liquide est supérieur à son volume dans une phase solide.
Gas
La forme et le volume d'un gaz sont déterminés par la forme et le volume de son récipient. Cependant, contrairement à un solide, un gaz s'échappera s'il n'y a pas de couvercle sur son récipient. Les particules dans un gaz ont une grande liberté de mouvement et n'ont pas d'arrangement ordonné. C'est parce que les forces qui attirent ces particules les unes aux autres sont faibles ou absentes dans la phase gazeuse. Les particules de gaz ont une grande quantité d'énergie cinétique qui circule continuellement entre les particules lorsqu'elles se déplacent et se heurtent les unes les autres.
Transition
Les transitions de phase se produisent en raison des changements de température, bien qu'ils soient également influencés par la pression atmosphérique. Un solide devient un liquide lorsqu'il est chauffé à son point de fusion, où la chaleur donne suffisamment d'énergie aux particules pour décoller leur structure et devenir un liquide. Au point d'ébullition, la chaleur donne aux particules dans un liquide suffisamment d'énergie pour que celles qui se trouvent à la surface d'un liquide s'échappent de la structure et se vaporisent, se déplaçant dans l'air sous forme de gaz. Une faible pression atmosphérique permet aux liquides de bouillir à une température plus basse. Pour que le gaz devienne liquide, il doit refroidir suffisamment pour que les particules perdent de l'énergie et se condensent; former des liaisons suffisamment serrées pour maintenir une forme liquide. Pour qu'un liquide devienne un solide, il doit geler de sorte que les particules aient très peu d'énergie et soient attirées ensemble par des liaisons très étroites.
