Toutes les substances subissent des transitions de phase avec des températures croissantes. Au fur et à mesure qu'ils chauffent, la plupart des matériaux commencent comme des solides et fondent dans des liquides. Avec plus de chaleur, ils se transforment en gaz. Cela arrive parce que l'énergie des vibrations de la chaleur dans les molécules surpasse les forces qui les maintiennent ensemble. Dans un solide, les forces entre les molécules les maintiennent dans des structures rigides. Ces forces s'affaiblissent considérablement dans les liquides et les gaz, permettant à une substance de s'écouler et de s'évaporer.



Les scientifiques appellent les solides, les liquides et les gaz les phases d'une substance. Quand il fond, gèle, bout ou se condense, il subit une transition de phase. Bien que de nombreuses substances aient des comportements de transition de phase similaires, chacune a un ensemble unique de températures et de pressions qui déterminent à quel moment elle fond ou bout. Par exemple, le gaz carbonique gèle directement dans la neige carbonique à moins 109 degrés Fahrenheit à des pressions normales. Il a une phase liquide uniquement à haute pression.

Chaleur et température

Lorsque vous chauffez un solide, sa température augmente régulièrement. Chaque degré d'élévation de température nécessite environ la même quantité d'énergie thermique. Cependant, une fois qu'il atteint son point de fusion, la température reste stable jusqu'à ce que toute la substance fond. Les molécules prennent une énergie supplémentaire, appelée chaleur de fusion, pour se liquéfier. À ce stade, toute l'énergie se transforme en liquide. La même chose arrive pour les liquides bouillants. Ils ont besoin d'énergie, appelée chaleur de vaporisation, pour faire la transition vers le gaz. Une fois que toute la substance fait la transition, plus d'énergie augmente la température à nouveau.

Fusion

Les forces entre les molécules, y compris la force de dispersion de Londres et la liaison hydrogène, forment des cristaux et d'autres formes solides. les températures sont assez bas. La force des forces détermine la température de fusion. Les substances ayant des forces très faibles fondent à basse température; les forces fortes nécessitent des températures élevées. Si vous appliquez suffisamment d'énergie thermique, toutes les substances finissent par fondre ou bouillir.

Bouillir

Les mêmes mécanismes qui régissent la fusion s'appliquent à l'ébullition. Les molécules dans un liquide ont des forces faibles qui les maintiennent ensemble. La chaleur les fait vibrer fortement et s'envole du reste. Dans un liquide bouillant, certaines molécules ont des énergies relativement faibles, la plupart ont une gamme moyenne d'énergies et quelques-unes ont des énergies suffisamment élevées pour échapper complètement au liquide. Avec plus de chaleur, plus de molécules s'échappent. En phase gazeuse, plus aucune molécule n'est liée entre elles.