Tvari oko nas se nalaze u određenom stanju, a ta stanja se mogu mijenjati.
Uzmimo za primjer vodu. Voda koju pijemo nalazi se u tečnom stanju. Snijeg i led su voda u čvrstom stanju, dok je vodena para u gasovitom/plinovitom stanju. Dakle, supstance mogu biti u čvrstom, tečnom i gasovitom stanju. Ta stanja zovemo fizikalna ili agregatna stanja supstance. Ova tri stanja su najpoznatija, mada postoje još neka, poput plazme.
Razmislite sada malo – po čemu se supstance u čvrstom agregatnom stanju razlikuju od onih u tečnom i gasovitom te po čemu se tekućine razlikuju o gasova?
Kada vodu sipate u posudice za led, ona poprimi oblik tih posudica. Međutim, kada se zaledi u njima, taj led ne može poprimiti oblik neke druge posude. Dakle, čvrste tvari imaju određen volumen i oblik. Čestice čvrste tvari su gusto upakovane. Kada se čvrste tvari zagrijavaju, njihov volumen se tek neznatno poveća, a kada se hlade, volumen im se tek neznatno smanji. Čvrstu tvar ne možemo sabiti u manji prostor.
Tekućine poprimaju oblik posude u kojoj se nalaze. Imaju određen volumen – ne možete u punu čašu „ugurati“ još vode. Kao i u slučaju čvrstih tvari, i tekućine vrlo malo mijenjaju volumen pri mijenjanju temperature. Čestice tekućina su malo manje čvrsto upakovane u odnosu na čvrste tvari.
Međutim, gasovi nemaju ni određen volumen niti oblik – poput tekućina poprimaju oblik prostora u kojem se nalaze, ali im se volumen sa promjenom temperature drastično mijenja. Upravo to je razlog zašto napuhan balon puca ako dotakne nešto vruće – gas unutar balona se na višim tempreaturama širi i u balonu više nema mjesta. Također, ako bismo balon ostavili na hladnom zraku, recimo, zimi napolju, on bi se smežurao i skupio jer se na niskoj temperaturi volumen gasova smanjuje. Između molekula gasova postoji puno prostora jer one nisu čvrsto upakovane.
Gasovi i tekućine mogu teći i zato ih nazivamo zajedničkim imenom fluidi, prema latinskoj riječi fluere što znači teći.
Tvari mogu prelaziti iz jednog agregatnog stanja u drugo. To se dešava usljed promjena energije čestica pri zagrijavanju ili hlađenju. Kako se to dešava objašnjava kinetička teorija, koja kaže da su sve tvari izgrađene od malih čestica nevidljivih golim okom. Različite tvari se sastoje od različitih čestica – atoma, molekula, jona. Sve te čestice se kreću, tačnije, vibriraju. Što je veća temperatura, te se čestice brže kreću. Čestice čvrstih tvari vibriraju u mjestu i imaju malo slobode u kretanju, dok se čestice tekuće tvari kreću slobodnije i mogu se kretati jedna oko druge te se često sudaraju. Čestice gasova se kreću slobodno i nasumično u prostoru u kojem se nalaze, a sudaraju se međusobno češće nego čestice tekućine.
Kinetička teorija objašnjava da, ako nekom sistemu povećamo temperaturu, odnosno, zagrijavamo ga, čestice počnu vibrirati i kretati se brže jer primaju energiju. Tim vibriranjem „odguruju“ čestice oko sebe, što rezultira povećanjem volumena i tvar se širi. U jednom trenutku, sile privlačenja među česticama oslabe i čestice se počnu kretati jedna oko druge. To je ono što mi zovemo topljenje čvrste tvari – promjena iz čvrstog u tekuće stanje. Temperaturu na kojoj dolazi do ovoga zove se tačka topljenja i ista je kao i tačka smrzavanja, odnosno, kao temperaturu na kojoj tekuća tvar prelazi u čvrstu. Kod vode su tačka topljenja i tačka smrzavanja na 0 C
To znači da se led počinje topiti na 0C, a voda se počinje lediti također na 0 C.
Tačke topljenja tj. smrzavanja su specifične za svaku tvar. Tvari sa višim tačkama topljenja imaju jače sile privlačenja među česticama, a ta sila ovisi o strukturi same tvari o rasporedu čestica. Recimo , aluminijum se topi na 661 C, a kuhinjska so na 801 C, dok se led topi na 0C.
Kada se tvar u tekućem stanju zagrijava još više, čestice se počnu još slobodnije i više kretati te neke od njih postepeno potpuno nadvladaju silu međusobnog privlačenja čestica i „pobjegnu“ sa površine tekućine, formirajući gas. Tada kažemo da je tečnost počela isparavati. Temperatura na kojoj se to događa naziva se tačka ključanja. Tačka ključanja aluminijuma je 2467 C, kuhinjske soli 1413 C, a vode 100 C.Tačka ključanja ovisi i o atmosferskom pritisku. Što je nadmorska visina veća, to je atmosferski pritisak manji, pa tako voda, na Mont Everestu, umjesto na 100 C ključa na 72 C.
Kada gas prelazi u tečno stanje, kažemo da se kondenzira. Kada je zima vi vidite svoj dah. Zapravo, to je kondenzirana vode koja se nalazi u vašem dahu, a koja se kondenzirala zbog niske temperature.
Također, neke čvrste tvari prelaze prilikom zagrijavanja odmah u gasove, a da se prvo ne pretvore u tekućine. Tu pojavu nazivamo sublimacija.
