Maddeler bir hâlden diğer bir hâle geçiş yapabilir. Bir maddenin hâl değiştirebilmesi için hâl değişimi sıcaklığında olması ve bu sıcaklıktayken maddeye ısı verilmesi ya da maddeden ısı alınması gerekmektedir. Maddelerin bulundukları fiziksel hâlden başka bir hale geçmesine hâl değişimi denir.

Isı alarak buharlaşan ve gaz hâline gelen su, soğuk hava katmanları ile karşılaştığında yeryüzüne yağmur, kar ya da dolu şeklinde geri döner. Denizlere, akarsulara ya da toprağa sızarak yer altı sularına karışan su, tekrar ısı alarak buharlaşır ve bu şekilde su döngüsü devam eder.

Donma: Sıvı hâldeki bir maddenin ısı vererek katı hâle geçmesi olayıdır. Suyun buz hâline geçmesi örnek olarak verilebilir.

Erime: Katı hâldeki bir maddenin ısı alarak sıvı hâle geçmesi olayıdır. Katı çikolatanın erimesi bu olaya bir örnektir.

Süblimleşme: Isı alan katı hâldeki bir maddenin doğrudan gaz hâle geçmesi olayıdır. Naftalin ve kuru buz katı hâlden gaz hâle geçen maddeler arasındadır.

Kırağılaşma: Isı veren gaz hâldeki bir maddenin doğrudan katı hâle geçmesi olayıdır.

Buharlaşma: Sıvı hâldeki bir maddenin ısı alarak gaz hâline geçmesi olayıdır.

Yoğuşma: Gaz hâlindeki bir maddenin ısı vererek sıvı hâle geçmesi olayıdır.

İyonizasyon: Gaz hâlindeki bir maddenin plazma hâline geçmesi olayıdır.

Deiyonizasyon: Plazma hâlindeki bir maddenin gaz hâline geçmesi olayıdır.

Hâl değişimi için belirli şartların sağlanması gerekmektedir. Örneğin katı hâldeki saf bir maddenin sıvı hâle geçebilmesi için erime sıcaklığına ulaşması gerekmektedir. Benzer şekilde sıvı hâldeki saf bir maddenin kaynayarak gaz hâle geçebilmesi için sıcaklığının kaynama sıcaklığına kadar arttırılması gerekmektedir. Erime sıcaklığı donma sıcaklığına, kaynama sıcaklığı da yoğuşma sıcaklığına eşittir.

Kaynama	Buharlaşma
Belirli bir sıcaklıkta gerçekleşir.	Bütün sıcaklıklarda gerçekleşir.
Dış enerji kaynağına ihtiyaç vardır.	Ortamdan alınan ısıyla gerçekleşebilir.
Sıvının tamamında gerçekleşir.	Yalnızca yüzeyde gerçekleşen bir olaydır.
Hızlı ve gürültülü bir süreçtir.	Yavaş ve sessiz gerçekleşir.
Sıcaklık sabit kalır.	Genellikle sıvının sıcaklığı düşer.

Başlangıçta katı hâlde olan bir saf maddenin sıcaklığının verilen ısıya bağlı olarak değişim grafiği aşağıdaki gibi olur.

I. bölgede katı hâlde bulunan maddeye Q₁ kadar ısı verilmiş ve sıcaklığı T₁ʼden T₂ʼye çıkmıştır.
II. bölgede maddeye Q₂-Q₁ kadar ısı verilmesine rağmen sıcaklığında bir değişim olmadığı görülmektedir. Çünkü T₂, bu maddenin erime sıcaklığıdır ve maddenin tamamı eriyinceye kadar sıcaklığı değişmez verilen enerji hâl değişimi için harcanır. Bu bölgede madde, katı ve sıvı hâlde karışım şeklindedir. Bölgenin başlangıcında katı hâlde olan madde, bölgenin sonunda tamamen sıvı hâle geçer. Madde hâl değiştirmiştir.

III. bölgede sıvı maddeye Q₃ -Q₂ kadar ısı verilmiş, maddenin sıcaklığı T₂ʼden T₃ ʼe çıkmıştır.

IV. bölgede maddeye Q₄ -Q₃ kadar ısı verilmiştir. Kaynama sıcaklığında olan maddenin sıcaklığında değişim olmamıştır. Bu bölgede madde, sıvı ve gaz hâlde karışım şeklindedir. Bölgenin başlangıcında sıvı hâlde olan madde, bölgenin sonunda tamamen gaz hâle geçer. Madde hâl değiştirmiştir.

V. bölgede tamamen gaz hâlinde bulunan madde Q₅ -Q₄ kadar ısı alarak sıcaklığını T₃ ʼten T₄ ʼe çıkarmıştır.

HÂL DEĞİŞTİRME ISISI

Erime sıcaklığındaki 1 gram katı maddenin sıvı hâle geçebilmesi için maddeye verilmesi gereken ısı miktarına erime ısısı adı verilmektedir. Erime ısısı L_e ile gösterilir, birimi cal/gʼdır. Donma sıcaklığındaki 1 gram sıvı maddenin katı hâle geçebilmesi için dışarı vermesi gereken ısı miktarına donma ısısı denir. Donma ısısı L_d ile gösterilir, birimi cal/gʼdır. Erime sıcaklığının donma sıcaklığına eşit olması gibi erime ısısı da donma ısısına eşittir.

Kaynama sıcaklığındaki 1 gram sıvı maddenin gaz hâle geçmesi için maddeye verilmesi gereken ısı miktarına buharlaşma ısısı denir. Buharlaşma ısısı L_b ile gösterilir ve birimi cal/gʼdır. Yoğuşma sıcaklığındaki 1 gram gaz maddenin sıvı hâle geçmesi için dışarı vermesi gereken ısı miktarına yoğuşma ısısı denir. Yoğuşma ısısı L_y ile gösterilir, birimi cal/gʼdır. Birbirlerine eşittir.

Q ısı, m kütle ve L hâl değiştirme ısısı olmak üzere, hâl değişimi için gerekli olan ısının matematiksel modeli aşağıdaki gibidir.

{Q}{=}{m}{.}{L}