热胀冷缩 随着温度的变化，物质会热胀冷缩，温度升高体积增大。人们已经很精密的测量到一些物体随温度升高时长度增加，精确地记录了一些物体的线膨胀系数。
因为物质是是由原子构成，热胀了，肯定是原子之间的间隙增大、或是原子半径胀大了。为什么温度升高能够增加间隙、增大半径？
　　"温度"最初是人类对外界冷热的感知，现代有了各种温度计来测量物质的冷热程度。 我们在第一讲就谈到了温度实质上就是核外电子运转的速度。核外电子速率加快，宏观的表现就是温度升高。核外电子绕着原子核快速运转着，价和电子则是绕着两个核心进行价和运转。温度升高，核外电子速率加快，使得向心力加大，运转的半径也略微加大，结构元也略微加大，宏观的表现是热胀。反之，温度降低，核外电子速率降低，减小了向心力--运转半径--结构元，宏观的表现是冷缩。固体、液体一般都有热胀冷缩现象。
　　然而，有的物质是冷胀热缩，如零下4℃的水和冰，其冷胀热缩的机理将在"水"一节专题讨论。

　　塑性　　温度升高蜡烛、沥青会变软；钢铁烧红了也容易煅打。温度低时物体的硬度大塑性小，温度升高能使物体的塑性增加。前面所讲温度升高，核外电子速率加快，核外电子速率加快了，如何能使得物体的塑性增加？
　　温度升高，核外电子速率加快，造成了物体的热胀，但物体的内聚力很大，限制物体不会一味的热胀。急需加快速率的价和电子只得离开原来的运转平面，而在一定的角度内的空间内进行扭曲运转（这样线路长，速度快），从而导致电磁力方向也发生扭曲晃动，不像低温时那样价和电子在相互平行的平面运转，物质内聚力对应指向、整齐稳固。内聚力晃动，遇外力时，结构元之间容易移动换位，于是物体塑性增加。
　　在一些2、3价金属物体中，还有一种情况，随着温度的升高，参入价和运转的电子减少，其结构元就少，由结构元所形成的价和力的密度减少。使得电磁力在固体结构中的作用相对增加，结构元之间主要靠电磁力相互吸引，这样，物体在受外力时结构元一般不被破坏，而是在物体内移位补充，物体呈塑性。如铁在常温下是二个价电子组成二个结构元环绕一个原子，在高温情况下，核心收回一个价电子，形成铜一样的面心立方结构，使得塑性增加。
　　如金、银、铜等金属的原子外层仅一个电子，每个原子只能与相邻的一个原子组成结构元，金属内的结构元靠电磁力联接并保持其位置，受到较大外力时，结构元能在其间换位移动、从新结合，因而塑性较好，延展性也很好。
　　在塑性物体中加入少量的脆性物质，能使其内部结构元增多，能够增加其硬度或强度，如在铁中加入少量的碳，组成了一定比例的铁——碳结构元，形成了钢。钢比铁的硬度高、强度好，这个问题将自成一章专题讨论。
在脆性物体中加入少量的塑性物质，可降低脆性，增加强度，如：在玻璃中加入少量的金属。由于金属中的价电子较少，结构元少，散布在脆性物质中，替代了非金属中多结构元的原子的位置，使脆性物质内出现了少量的架体结构不连续，价和力中断；而由电磁力补充其间的情况。这种玻璃杯在局部突然受热时，由于价和结构的中断(不连续)，局部增加速率不会受到整体的牵制，亦不会对较远处的价和运转有直接的影响，因而这样的杯子不会炸裂。由于电磁力的缓冲作用，掉在水泥地上也不会摔破。
　　有些脆性物体在温度升高的条件下，脆性消失，塑性增加（如玻璃等）。金属物体在高温条件下其延展性、塑性增加。这是因为在高温状态下，固体内价和电子速率增加，参入价和运转的电子减少，结构元减少；或是价和电子的运转部分脱离了平行的平面轨道，进行半立体的运转，因而使得电磁力方向紊乱，内聚力减小，从而使得物体塑性增加，趁热打铁就是这个道理。

　　十一、相变

　　温度的作用 温度、压力是物质相变的重要原因。为了便于讨论，我们先把引起相变的两个因素中暂时固定一个，即在一个标准大气压下，温度对相变的作用。平时我所讲的物体，是指这些物质在常温常压下所呈现的状态，在常温常压下水是液态，氧是气态，铁是固态。
　　温度对物质形态及结构的作用是巨大的。除了热胀冷缩之外，更重要、更显著的是随着温度的改变物质的性质发生了质的变化——相变。
　　我们所讲的物质所具备的物理特性，是指它在一定相态下所具有的特性。如我们平常所喝的水，当温度在0℃下结成了冰，冰是固体，很难把坚硬有形的冰与柔软流动的水相比。工程技术人员对钢的强度、硬度关心备至，然而到了1400℃的高温下，钢铁相态改变，熔成铁水，铮铮铁骨荡然无存，强度、硬度也无从谈起。相态变化——相变了，流水成了坚冰；钢筋铁骨成了钢水铁水，诸多的物理特性都面目全非。
　　相变了，物质的物理性质、机械性能发生了不可比拟的巨大变化。这样的变化，外因是温度压力，内因是什么？现代教课书上把内因笼统地归结为分子的热运动，热是怎样使得分子运动的？分子在热作用下是如何运动的？说得模糊含混，相变为什么会有特有的固定的温度点？无规则的热运动如何能导致这有规律的变化？可怜多少学者为此熬白了少年头。
　　相变在物质内是如何进行，原子之间是如何紧密地连系——形成固体；如何"松散"地联系——形成液体；如何又分道扬镖——形成气体？有的气体物质如：水蒸气，在大气中仅占千分之几，它们如何在"茫茫人海"找到同类、相聚成液体，终于形成了这天上的雨？
　　原子之间是如何牵手分手，分子之间如何相聚相散，仍是当代科技研究的前沿课题。　　本文的核心是正视电子的运动，探索核外电子的运动在物质构成、变化中所起的作用。以核外电子有规律的运动为线索，探讨物质相变的本来面目。
　　原子虽小，但它也有复杂的构成，是一个运动着的有机的整体。所有物质的核外电子有规定的数目、在有规律的层面（能级）、以规律的线路、规律的速率运转着。而且运转速率与温度直接相关。物质之所以呈现为气、液、固态，温度、压力是外因，物质的电子运动状态（线路、速率），及由此导致的结构元之间连接形式，则是构成物质相态的根本原因。
　　前已述及温度就是核外电子运转的速度。温度升高则核外电子速率加快，反之温度降低则核外电子速率减慢。温度对物质的相变的作用是巨大的，实质上也就是说价和电子的运转（线路、速率）的变化对物质相变的作用是至关重要的。

　　气体的性质 两个（或几个）空间运转的价和电子形成一个橄榄状、三仁花生状或其它状的壳层，其产生的电磁力方向肯定紊乱瞬变，于是导致了气体的分子处在不断变向的斥力或引力之中，因此就形成了气体分子的不规则的布朗运动，并且也导致了气体的其它许多性质：
　　结构元之间的斥力总是使气体的分子尽量分离，向四面八方占据空间，于是，壳层间的斥力总是与外界的压力达到某种平衡，即气体内部的分子在不断地相互"碰撞"（没有实际的碰撞，只是相互接近、排斥，进行着气体的布朗运动）。这样，就导致了气体内部的压力，这压力随着气体的密度、外界的温度、压力而变化，且向四周均匀传递。
　　气体内的压力是气体分子之间的斥力形成的，外界压力大，气体分子之间的距离近，单位体积内的气体分子多，分子之间的斥力也较大。如果外界压力相同，（都是一个标准大气压，）那么气体分子之间的距离相同，单位体积内的气体分子就会一样多，这样就有了阿佛加德罗常数。（即在一个标准大气压下，单位体积内的气体分子的个数都是6.02×10 ）.尽管不同分子的原子个数相差几倍，但是分子的体积与所占空间相比是微不足道的，所以阿佛加德罗常数一般是准确的，适用于各种气体。
　　由于气体分子之间的距离较大，当外界压力增大，可以使得气体分子间距被挤小，这就形成了气体的可压缩性。当气体被压缩时，气体的分子的间距被迫减小。分子之间的斥力增大，分子外围的价和电子的运行受到邻近分子斥力的干扰，价和电子就加速运转，增加斥力，以抵御外力（外来干扰），这种加速运转就形成了气体被压缩时的发热升温。
　 若气体的温度升高、核外电子速率加快，使得结构元间的斥力增大，若体积不变，则压力会增大。

　　凝华 凝华是由气体相变成液体的过程。当温度降低时，气体物质的价和电子速率降低，气体中某一种价和电子速率降低到不能形成饱满的壳层，由空间立体运转进入到扭曲运转，在壳层出现破口，斥力减小，并且具有大致方向的电磁力显现出来。这种带有破口——显出电磁力的气体分子在空气中转摆滚动，同类物质的分子也都出现了相同的状况，同类相逢电磁力相互吸引，逐渐聚合成微小的液体。在空气中，水蒸汽就这样聚合成云，温度降低，小水滴进一步聚合成大水滴，落下来就成了雨。
　　人工降雨时往往是在云层撒上干冰（固态的二氧化碳）或其它粉尘，这是因为干冰或粉尘的价和电子速率较慢，水蒸气的价和电子容易在其表面降低速率并附着、聚集，聚集多了就成了雨。
　　晚上靠近地面的水蒸汽也是这样在小草上聚集成露珠。小草在白天勤奋地进行着光和作用，光和作用中形成的氧带走了热量，使小草的温度较低。晚上，气温降低，在较凉的小草附近，水蒸气的价和电子速率首先降低，分子壳层出现破口，电磁力在破口处产生并被吸向小草，渐渐地附近更多的水蒸气降温，产生的电磁力与小草上那个先形成的电磁力相互吸引，如此越聚越多，逐渐聚成小露珠。
　　热天，把冰棒放进杯子里，一会儿，杯子外面结出了一些小水珠，这些小水珠是从哪里来的？是空气中的水蒸气凝结而成，其凝结的过程与小草上露珠的形成是一样的。
　　在分子的这种聚合中，彼此的价和电子都要降低速率，才能维持或加强这种相聚，于是聚在一起的分子都放出了热量。这就形成了凝结时的放热，这种放热在天冷时不明显，夏天，下雨前的闷热就是由这种放热所形成。
　　在较冷的空气中，由于价和电子速率较低，空气中的水蒸汽大部分都凝结成水或冰，所以冷空气较为干燥。
　　空气是氮、氧、二氧化碳等多种气体的混合物，而液氮、纯氧、干冰在国民经济中各有较大的用途，如何把它们从空气中分离出来？在制气工业中就是利用了不同分子的结构元在不同温度条件下的价和电子的速率和线路的破口相聚凝结的特性，在很低温度条件下，把空气逐步冷凝，首先除去了水份，接着二氧化碳凝结成液体，进一步凝固成干冰，氧气凝结成液态氧、氮气凝结成液氮。

　　升华 有些非金属固体物质，在温度升高时，它不是先相变成液体、再相变成气体，而是直接由固态相变成气态，这种相变形式叫升华。升华的过程是:当温度升高，价和电子速率增加，并且也开始了空间运转，然而这种物质有多个价电子，每个核心有多组价和电子围绕，一组价和电子进行空间运转，必然挤得别的价和电子无路可走，于是，核心回收了部分次外层电子，部分结构元解体，每个原子外不足四个结构元，不能建立空间架体结构。结构元失去了原来三维方位的价和力的支持，不能维持在原相对固定的位置，剩下的价和电子的速率立即升高，形成了围绕核心空间的立体运转。结构元间的斥力骤增，物质由固体直截相变成气体，即形成了固体的升华。如碳、萘等都是直截由固体升华成气体。

　　溶解　　溶解是溶质的分子均匀地扩散到溶剂之中，与溶剂中的结构元重新组合，形成溶液的过程。固态物质如盐溶解在水中，固体相变成液体；气态物质如二氧化硫溶解在水里，形成了硫酸，气态物质也相变了，所以不同相物质的溶解也存在着相变问题。
　　溶解的过程是溶剂中的价和电子（正在不断组建或离散结构元）冲挤和损毁着溶质的结构元，使溶质中原有的结构元部分地解体，从而能较均匀地分散到溶剂中，与溶剂中部分结构元重新组合成一种新物质--溶液。
　　在溶液中，构成溶质、溶剂结构元的价和电子在其间自相、互相价和或解体，因此溶解的重要条件是溶质和溶剂的价和电子速率应一致或相互调节达到一致或成整数比，否则就不能溶解。在溶解时电子速率可塑性大的原子将增加或减少库仑力以利调节电子速率，因而也导致了溶解过程中常伴生的吸热或放热现象。
　　在溶液中，溶质、溶剂的结构元部分解体，不同元素的原子相距很近，各原子都加强了对自身电子的控制以免被邻近原子俘获，于是库仑力增加，各原子相互牵制以维持现有的共存状态，保持现存的相态，不易达到沸腾和凝固，从而导致了溶液的沸点升高，凝固点下降，蒸气压降低。正因为溶液中各原子增加了内聚趋势，故而也导致了溶剂向溶液的渗透现象。