物質は固体、液体、または気体の状態で存在でき、物質の状態は主にその温度によって決まります。宇宙の各物質に固有の特定の温度しきい値を超えると、相変化が生じ、物質の状態が変化します。一定圧力の条件下では、温度が物質の相の主要な決定要因です。温度の差とさまざまな種類の物質の相により、熱機関と冷蔵庫の動作が可能になります。
TL;DR (長すぎる; 読んでいない)
温度は、物質が固体、液体、または気体として存在するかどうかに直接影響します。一般に、温度を上げると固体が液体に、液体が気体に変わります。それを減らすと、気体が液体に、液体が固体に変わります。
状態の状態
低温では、分子運動が減少し、物質の内部エネルギーが減少します。原子は互いに相対的に低いエネルギー状態に落ち着き、固体物質の特徴であるほとんど動きません。温度が上昇すると、追加の熱エネルギーが固体の構成部分に適用され、追加の分子運動が発生します。分子が互いに押し合い始め、物質全体の体積が増加します。この時点で、物質は液体状態になっています。ガス状の状態は、分子が温度の上昇によって大量の熱エネルギーを吸収し、互いに高速で自由に移動できるようになったときに存在します。
物質状態間の相変化
一定圧力の条件下で特定の温度にさらされた物質がその相を変化させ始める点は、相変化閾値と呼ばれます。この温度では、熱にさらされた物質のあらゆる部分がその状態を変化させます。固体から液体への変化は融点で起こり、液体から気体への変化は沸点で起こります。逆に、気体から液体への変化の瞬間が凝縮点であり、液体から固体への変化は凝固点で起こります。
急激な温度変化と相状態
物質がさらされる温度が非常に急速に変化すると、物質は固体から気体へ、または気体から固体へと相変化を起こすことがあります。固体の周囲の温度が非常に急速に上昇すると、液体として存在せずに固体から気体に昇華または相変化する可能性があります。反対に、急激に過冷却されたガスは完全に堆積する可能性があります。
フェーズへの温度の影響
圧力が一定である場合、物質の状態は、それがさらされている温度に完全に依存します。このため、冷凍庫から取り出すと氷が溶け、高温で長時間放置すると鍋から水が沸騰します。温度は、周囲に存在する熱エネルギーの量の単なる測定値です。物質を温度の異なる環境に置くと、物質と周囲の間で熱交換が行われ、両者が平衡温度に達します。そのため、角氷が熱にさらされると、その水分子が周囲の大気から熱エネルギーを吸収し、より精力的に動き始め、水の氷が溶けて液体の水になります。
