La temperatura è una misura dell'energia cinetica media delle molecole all'interno di una sostanza e può essere misurata usando tre diverse scale: Celsius, Fahrenheit e Kelvin. Indipendentemente dalla scala utilizzata, la temperatura mostra il suo effetto sulla materia a causa della sua relazione con l'energia cinetica. L'energia cinetica è l'energia del movimento e può essere misurata come il movimento delle molecole all'interno di un oggetto. Esaminare l'impatto delle diverse temperature sull'energia cinetica identifica i suoi effetti sui vari stati della materia.

Il punto di congelamento o di fusione

Un solido è composto da molecole che sono strettamente legate insieme, dando così l'oggetto una struttura rigida che è resistente ai cambiamenti. All'aumentare della temperatura, l'energia cinetica delle molecole all'interno del solido inizia a vibrare, il che diminuisce l'attrazione di queste molecole. Esiste una soglia di temperatura, indicata come punto di fusione, in cui la vibrazione diventa sufficiente a far cambiare il solido al liquido. Il punto di fusione, a sua volta, identifica anche la temperatura alla quale il liquido tornerà al solido, quindi è anche il punto di congelamento.

Il punto di ebollizione o di condensazione

In un liquido , le molecole non sono compresse così strettamente come in un solido e possono muoversi. Ciò conferisce al liquido l'importante proprietà di poter assumere la forma del contenitore in cui è contenuto. Quando la temperatura - e quindi l'energia cinetica - di un liquido aumenta, le molecole iniziano a vibrare più rapidamente. Raggiungono quindi una soglia in cui la loro energia diventa così grande che le molecole scappano nell'atmosfera e il liquido diventa un gas. Questa soglia di temperatura è chiamata punto di ebollizione se la variazione è da liquido a gas all'aumentare della temperatura. Se il cambiamento è da gas a liquido mentre la temperatura scende al di sotto di esso, è il punto di condensazione.

Energia cinetica dei gas

I gas hanno la più alta energia cinetica di qualsiasi stato della materia e quindi si verificano alle più alte temperature. Aumentare la temperatura di un gas in un sistema aperto non cambierà ulteriormente lo stato della materia perché le molecole di gas diventeranno infinitamente più distanti. In un sistema chiuso, tuttavia, l'aumento della temperatura dei gas si tradurrà in un aumento della pressione dovuto al movimento delle molecole più veloce e all'aumentata frequenza delle molecole che colpiscono i lati del contenitore.

Effetto della pressione e della temperatura

La pressione è anche un fattore quando si esaminano gli effetti della temperatura sui vari stati della materia. Secondo la legge di Boyle, la temperatura e la pressione sono direttamente correlate, il che significa che un aumento della temperatura si traduce in un corrispondente aumento della pressione. Questo è di nuovo causato dall'aumento dell'energia cinetica associata all'aumento della temperatura. A pressioni e temperature sufficientemente basse, la materia solida può bypassare la fase liquida ed essere convertita direttamente da un solido in un gas attraverso un processo chiamato sublimazione.