물질은 압력이나 온도에 따라 고체, 액체, 기체의 세 상태 중 어느 하나 이상의 상태로 있다.

얼음은 얼음의 가장 작은 알갱이, 즉 얼음 분자의 사이가 매우 좁고 규칙적으로 배열되어 있는 고체 상태인데, 이 상태에서 얼음 알갱이들은 제 자리에서 흔드는 정도로만 움직일 수 있다. 한편 압력이 줄어들거나 온도가 올라감에 따라 알갱이들의 운동이 점점 활발해지면 배열이 흩어지고 알갱이들은 일정한 범위 내에서 이곳저곳으로 움직이는 운동을 하게 되는데 이러한 상태를 액체 상태라고 한다. 이때 얼음이라고 부르던 물질은 이제 물이라는 다른 이름으로 부른다.

다시 알갱이들의 운동이 더 활발해져서 알갱이들 사이의 간격이 더 벌어지면 기체 상태, 즉 수증기가 된다. 기체 상태에서 물질을 이루고 있는 알갱이들은 이웃한 알갱이들과 상관없이 완전히 자유롭게 운동한다.
그렇다면 이러한 물질의 상태 변화는 어떻게 일어날까.

물질의 상태 변화는 물질을 이루고 있는 알갱이들이 서로를 얼마나 세게 잡아당기고 있는가, 그리고 물질이 받는 에너지 또는 내놓는 에너지와 깊은 관계가 있다. 예를 들어 물을 이루고 있는 물 알갱이들은 서로를 잡아당기는 힘이 알코을 이루고 있는 알코올 알갱이들보다 더 세다. 그래서 물이 수증기로 변할 때보다 알코올이 기체 상태로 변할 때 더 많은 열이 필요하게 된다.

고체 상태에 있는 어떤 물질을 데우면 그 물질을 이루고 있는 가장 작은 알갱이들, 즉 원자나 분자들의 운동이 점차 활발해지면서 각 원자나 분자 사이가 벌어지고 규칙적인 배열이 흐트러지기 시작한다. 이렇게 고체가 액체로 변하는 과정을 융해라고 하는데, 물질마다 융해가 일어나는 온도는 정해져 있다. 얼음은 0도에서 녹으며 에틸 알코올은 영하 117도에서 녹는다.

한편, 액체에서 고체로 변하는 과정을 응고라고 한다. 액체 상태에 있는 어떤 물질을 식히면 그 물질을 이루고 잇는 가장 작은 알갱이, 즉 원자나 분자들의 운동이 점차 둔해지면서 각 원자나 분자 사이가 좁아지고 규칙적인 배열을 하기 시작한다.

우리가 즐겨 먹는 초콜릿은 설탕의 상태 변화를 이용하여 설탕에 코코아, 야자기름, 향료 등을 넣고 녹인 다음 틀에 부어넣고 다시 식혀 응고시킨 것이다.

순수한 물질이라면 융해가 일어나는 온도와 응고가 일어나는 온도는 같다. 즉 응고나 융해가 일어나는 동안 물질은 일부는 액체 상태이고 일부는 고체 상태로 있으며, 단지 상태 변화의 방향이 고체 상태에서 액체 상태로의 변화인지 또는 액체 상태에서 고체 상태로의 변화인지에 따라 녹고 있다와 얼고 있다고 구분하여 사용한다.

그릇에 담아 둔 물은 몇 시간이 지나면 처음보다 줄어든다. 한편 물을 계속 데우면 팔팔 끓어오르면서 김이 난다. 이때도 그릇에 남아 있는 물의 양은 줄어들게 된다.

이렇게 그릇에 담은 물이 줄어드는 현상을 증발하였다고 말하고, 물이 끓어오르며 수증기로 변하는 것은 물이 끓는다고 말한다. 한편 물질의 상태 변화라는 입장에서 보면 이 두 경우 모두 액체 상태의 물이 기체 상태로 변하였기 때문에 기화라고 한다.

그러나 증발은 액체 물질 속의 알갱이에 비하여 손쉽게 에너지를 받을 수 있는 액체 물질 겉의 알갱이가 에너지를 받아 주변에 있는 다른 분자들 또는 원자들이 잡아당기는 힘을 이기고 공기 중으로 탈출하는 것인 반면, 끓음은 액체 상태에 잇는 물질 전체가 골고루 에너지를 받아 물질 전체에서 탈출이 동시에 일어나는 것이다.

한편 끓고 있는 동안 액체 물질 속에 있는 분자나 원자도 기화하여 액체 물질을 뚫고 공기 중으로 탈출하기 때문에 액체 물질 속에 있는 기체 상태의 물질, 즉 기포가 보인다.

증발이 일어나는 온도는 정해져 있지 않지만, 물질이 끓는 온도는 물질마다 정해져 있다. 그리고 외부의 압력이 낮으면 기체 상태의 원자　 분자들이 공기 중으로 탈출하기가 쉽기 때문에 같은 물질이라도 끓는 온도는 낮아지고, 외부의 압력이 높으면 탈출하기가 어려워지기 때문에 같은 물질이라도 끓는 온도가 올라간다.

한편 기화의 반대 개념으로 액화가 있다. 액화란 물질이 기체 상태에서 액체 상태로 변하는 것을 말한다. 액화의 예를 알아보자. 밥솥 뚜껑을 보면 물이 송송 맺혀 있다. 이는 밥물이 끓어오르면서 나온 수증기가 밥솥 뚜껑에 닿으면서 식어서 생긴 것이다. 응고와 융해가 일어나는 온도가 같은 것과 마찬가지로 순수한 물질이라면 끓기 시작하는 온도와 액화가 일어나는 온도도 같다.

대기압이 1기압일 때 물은 100도에서 끓고 에틸 알코올은 78.3도에서 끓으며, 아세톤은 56도에서 끓는다.

보통 물질은 기체에서 액체를 거쳐 고체로 변하거나 고체 상태에서 액체를 거쳐 기체로 변한다. 그러나 기체에서 바로 고체로, 또는 고체에서 바로 기체로 변하기도 하는데, 이를 승화라고 한다.

승화의 대표적인 예로는 드라이아이스를 들 수 있다. 또 화장실에서 사용하는 나프탈렌도 액체 상태를 거치지 않고 고체 상태에서 바로 기체 상태로 변한다.

반대로 이산화탄소를 냉각시키면 액체 상태를 거치지 않고 바로 고체 상태인 드라이아이스로 되는데, 이것 역시 승화라고 한다. 승화는 기화나 용해보다 시간이 오래 걸린다.