雨从何而来？水蒸气如何在茫茫大气中找到同类？铁是怎样熔化成铁水？
下雨时为什么常伴随着雷电？
温度与物质
温度与物质特性 一百年来，核外电子无规律的电子云理论、化学键理论，面对物质的相变显得无能为力，司空见惯的相变竟成了千古之谜。当今物理把相变的内因笼统地归结为分子的热运动，无规则的热运动如何能导致这有规律的变化？热是怎样使得分子运动的？相变为什么会有特有的固定的温度点？一直是困惑物理的难题。
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。随着温度压力的改变，物质的相态发生变化——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。
随着外界温度升高，一般物体都是由固体相变成液体；由液体相变成气体。千百年来人们总是在思索，这样的变化是如何进行的？温度是怎样起作用的？
所有纯净物质都有其固定的熔点、沸点；水在０℃结冰、１００℃沸腾；半导体导电率与温度密切相关：超导物体一定要到临界低温，超导才能发生；记忆合金定要到特定的温度记忆效应才会呈现，温度与物质状态、特性相依相存。
物质的这些变化与温度精确的对应，这极具规律的对应不会是偶然的、孤立的、无规则的，这有规律的现象必然源于且服从更深层的有规则的运动。这个规则的运动，就是核外电子的规律的运动。
核外电子的规律的运动是相变的直接原因。
温度实质上就是核外电子运转的速度的宏观表象。核外电子速率加快，宏观的表现就是温度升高。温度升高到一定的程度，水能沸腾；钢铁能熔化，物质发生了相变。难道电子的快速运动就能导致这样的相变？如何导致相变？这正是本章将要解决的问题。
相变虽然与温度直接相关，然而只有达到了某一特定值，相变才能发生，这是一个从量变到质变的过程。这个质变点就是我们熟知的熔点、沸点。在大多情况下，温度变化只能使物体发生量变，只能使物质发生热胀冷缩，我们先来看看这个量变的过程。
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。人们已经很精密地测量到一些物体尺寸随温度的变化，精确地记录了一些物体的线膨胀系数。
物质是由原子构成，热胀了，肯定是原子之间的间隙增大，或是原子的外电子运转半径胀大了。为什么温度升高能够增加间隙、增大半径？
我们在第三章就谈到了温度实质上就是核外电子运转的速度。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下一章“水的密度”中专题讨论。
温度与塑性 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，价和电子速率加快、运转半径加大，造成了物体的热胀。然而温升并不能使价和运转半径一味地加大，因为：（1）物体的内聚力很大，限制运转半径的增大。(2)仅是二维的平面运转,线路长度固定，结构元间的价磁力限制了核外电子更高的速率。于是热到一定的温度，急需加快速率的价和电子只得离开原来的运转平面，越出平面，在原线路平面上下一定的区间进行空间的扭曲运转，这样形成了价和电子的三维运转，线路长，速度快。如图7-1。
温度升高，价和电子运转线路的扭曲，导致价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，趁热打铁就是这个道理。
物质的相变
物质的内力 固态是在较低温度条件下的物质状态，固态物质有一定的自身形状，有一定的刚性，能承受一定的外力，这说明固态物质的微观结构具有稳定的内力。
固体物质的结构是由价和电子的规律运转所形成：价和电子的运转的速率虽不是很高，但运转线路在固定的平面却相当稳定，价和力、价磁力的方向十分稳定，从而使各结构元的位置相对固定，形成晶体，形成了具有刚性的固体结构。价和力、价磁力是构成固体结构的内力。
价和力与价磁力都是价和电子运转所致，所以，要了解相变，就必须关注价和电子的运动与变化、关注价和电子运动的线路和速率的变化。
我们学过力有三要素：大小、方向、作用点。
在物质的内部，构成物质的内力同样存在这三要素，而且这三要素在物质的相态上起着至关重要的作用。
在固体内部，价和电子的速率虽不是很快，但价和电子在稳定的平面轨道上运转，价和力方向与轨道平面垂直，力的方向十分稳定；各结构元相互调适在固定的位置，所有价和力的作用点专一，力的三要素稳定，于是就形成了这固体的稳定结构。
熔化原理 熔化是物质由固态相变成液态的过程，内力的稳固，才有了物质的固体结构。只有内力的消失或耗散才能丧失物质的固体结构，才能实现物质的熔化。
固体的结构和稳定内力是价和电子所导致；固体内力的丧失和结构的瓦解也是价和电子运动变化所导致，核外电子的规律运动导演了熔化的全过程。
在以价磁力为主的金属物固体中，随着外界温度的升高，价和电子的速率升高，物体在整体内聚力的作用下不可能有更多的膨胀空间，于是，速率增高的价和电子离开了原相互稳定平行的平面轨道，在原平面上下一定的三维区间内进行扭曲运转，从而使得伴生的价磁力方向在一定角度范围内晃动。价磁力方向紊乱，也导致了相邻的结构元的价磁力方向的紊乱，这样紊乱的价磁力使得结构元之间的引力不稳，在外力的作用下容易换位移动，宏观的表现是物体此时受到外力时很容易变形，物体的刚性降低、塑性增加。
当温度达到熔点，价和电子的速率更高，运行的扭转的区域更大，导致价磁力的方向大幅摇晃、作用点更加紊乱，结构元之间失去了定向价磁力的支持，同时又受到侧向电子间斥力的干扰。于是结构元在物质内换位、滚动、转向、重组。原来的金属物体内力的稳定完全瓦解，刚性彻底消失——物体熔化了，相变成了液体。
如图7-1，外椭圆表示橄榄状球体，阴影表示价和电子在空间扭转运动的区域。（1）价和电子在平面稳定运转，伴生的价磁力指向稳定，物质呈固态。
（2）价和电子在窄小空间范围扭曲运转，伴生的价磁力方向不稳，物体塑性增加。
（3）价和电子在大范围空间扭曲运转运转，伴生的价磁力方晃动，物质呈液态。（4）价和电子在空间球状扭曲运转，伴生的价磁力方向混乱，物质呈气态。
这样，熔化的过程已经明朗了：温度升高，导致了价和电子的运动速率加快并由平面进入到空间，形成了扭曲运转，从而使得价磁力方向紊乱，结构元之间丧失了定向的稳定的力的连接，物质的内力大降，连自身的结构都支撑不了。宏观的表现就是物体丧失了稳固的结构——坍塌、熔化成了液体。
需说明的是在液体内部物质仍然以结构元的形式存在，这些结构元成链成团成环、时合时分，不能形成整齐连续的架体结构，但物质内仍有一定的价和力、价磁力（但方向紊乱、瞬变），正是如此才构成了液体的内聚力，构成了液体内分子的布朗运动，构成了液体表面张力。温度降低时液体内结构元间价磁力相对稳定、结构元间聚合力增大(链长团大) ，宏观的表现就是粘度增大、表面张力增大。
在熔化过程中，最先受热的部分结构元的价磁力方向的紊乱，激化和干扰了邻近的结构元也必须加快价和电子的速率以适应这种变化，电子加快速率必须吸收热量（吸收周围物质的电磁波辐射，使周围物质降温），宏观的表现则是熔化时的吸热现象。化雪时气温降低就是由这种吸热所导致的。
相变潜热 晶体物质有非常准确的熔化温度——熔点，晶体熔化，温度必须达到熔点，继续吸热之后，熔化才能形成。这个事实说明晶体物质的核外电子速率是完全准确的、其运动的变化是整齐同步的。
晶体物质受热，达到熔点，熔化并不能立即形成，而必须继续加热。在这个继续加热的过程中，物质的温度并没有增加，说明物质在此温度点，吸取了热量，却没有升温，那这热量到哪里去了？
这一现象早已引起了人们的注意，人们把物质相变中的这种热量“失踪”的现象叫做潜热。
这热量潜到哪里去了呢，这是好多学生、学者所关心的问题。以下就以冰的融化来谈相变潜热。
随着外界加温，冰内在平面运转的价和电子加快速率，冰的温度的升高。到了熔点0℃，平面运转的价和电子的速率到达极限。
外界继续加温，速率达到极限的价和电子有立交运转的趋势，由于冰的整体价和电子平面运转的惯性，物质内定向的价磁力、价和力相互制约，价和电子的运动相互牵连，物质内不容少数价和电子形成立交运转，相变不能发生。
这时的外界加温，没有提升温度，没有宏观的相变，只是增加了有立交运转的趋势的价和电子数量或比例，增加了相变（融化）的趋势，这些趋势的形成和能量的积聚就是相变的潜热。这潜热没有给物质升温，没有加快价和电子的速率，这些潜热逐步给平面运转的价和电子贮备了由平面“起跳”到空间立交的动能，给平面运转的价和电子卯足了劲，到时一起挣脱价磁力的束缚，进行立交运转，形成物质的融化。
金属的熔化过程与此相同，熔化的潜热也同此一理。潜热主要是用于克服整体价和电子的运动惯性、挣脱价磁力的束缚、补充由平面到立交运动的动能。
凝固 凝固是熔化的逆过程，是由于温度的降低，物质由液态相变成固态的过程。简述为：温度降低，价和电子速率下降，运转线路由空间扭曲进入到稳定平面，价磁力方向稳定，结构元之间的位置相对固定，宏观的表现就是凝固。
凝固时物质立交的价和电子降低速率归顺到稳定平面，稳定的价磁力使电子的运转稳定并相互同步、相互适应，所以不需要太多的能量维持运转，于是多余的能量就以热量的形式释放，这就是凝固时的放热现象，释放的就是相变潜热。
一百年来，核外电子无规律的电子云理论是不可逾越的雷池，而物质的相变与温度有着直接的联系，于是研究相变的学者都把眼光投向了分子的热运动，从声子（原子的振动）入手研究相变，因为声子可能随温度变化，但又要遵循原子的无规则振动的理论。无规则的热运动如何能导致这有规律的变化？热是怎样使得分子运动的？相变为什么会有特有的固定的温度点？想从无规则中研究出有规律的相变，可能吗？于是司空见惯的相变就成了困惑人们的自然之谜。
液态物质
布朗运动 固体熔化成了液体，液体内物质微观运动的宏观表现是布朗运动，这也是人们研究液体的原始、直观的方法。取一滴稀释了的墨汁滴到水中，悬浮的微粒在不停地不规则地运动着，放到显微镜下观察，可以看到小碳粒在做无规则的布朗运动。
布朗运动是怎样产生的呢？布朗运动产生于液体内部，产生于成链成团、时合时分的结构元，产生于价和电子的立体运动。
布朗运动的形成，是由于在较高温度条件下，价和电子在一定空间范围扭曲运转，在扭曲运转的垂直方向所产生的价磁力的方向是晃动不稳的，于是结构元之间没有稳定的价磁力。同时两结构元扭曲面间电子与电子产生着排斥力。
结构元时而结合时而分离，有时几个结构元结合，上下运动、左右翻滚。外来的微粒到了这样的环境里，时而被拉一把，时而被踢一脚，所受的吸力或斥力是极不规则的，受力的方向是紊乱的，因而也就形成了这人们眼中所看到的布朗运动。
实验表明，布朗运动随着温度条件变化，温度升高，运动激烈，温度降低，运动趋缓。这种现象是与价和电子的运动息息相关的，温度升高，价和电子运动速率加大，运转扭曲角度增加，立交范围变宽，导致价磁力晃动加剧，结构元之间的翻转运动加剧，液体内的结构元结合成的链短团小，内聚力减小，表面张力减小，布朗运动加剧。
布朗运动形式上是分子的运动，实质上是价电子的立交扭转运动所致。温度降低，整个情况与上相反，导致布朗运动趋缓。
液态金属的导电 了解了液体的形成，我们就可以来讨论液体的导电了。
铁熔化成铁水、铜熔化成铜水，按自由电子理论，金属的自由电子会更加自由、导电能力应随之增加，然而事实恰恰相反。铜、锡熔化成液态，其导电能力比固态时要低得多。液态的汞导电能力不行，在低温条件下凝结成固体，固态汞的导电性能却大增。
在第五章，我们讨论了固体物质的导电，不论是金属、半导体还是超导体，其导电原理都是由于电子空位提供了通路，首先是电压的导通，在电压的作用下，电子在连成回路的空位中换位移动形成电流。现在固体熔化成液态，其导电原理仍然是由电子空位所提供的流通。
液态物质形成的原因是因温度升高，物质的价和电子速率提高，而且脱离了平面轨道，进行半立体运转，由此导致了内聚力方向的紊乱，而熔化成了液态。
液态金属导电能力差的原因是：液态物质的价和电子脱离了平面轨道，进行半立体运转，因而使得电子空位相对狭小。电子空位小了，电压波的传导就不是十分通畅，电子也不易于在其间换位流动。于是熔化了的液态金属的导电能力比固体金属差。
大自然总是以其多样性给人们困惑，同时也轻微提示着自身的奥秘。
化合物熔液的导电 与金属相反，有些物质在固态时几乎不导电，而在熔化成液态后其导电能力却极大地提升。如在化学课本中讲到的氯化钠、硝酸钠、氢氧化钾等化合物的晶体基本上是不导电的，把这些晶体分别加热至熔化,成了液态，这时它们的导电能力却极大地提高。
这是因为这些物质是由金属和非金属（或原子团）组成，钾、钠的原子外层只有一个价电子，存在着较大的电子空位。但与之相邻的非金属（或原子团）有多个价电子，外电子层饱满，与相邻的原子连成多个结构元。于是在这些物质的晶体中，金属原子处在非金属原子的立体包围之中，电子空位不能形成连通，电压波不能传导，外来电子难以进入，也难换位，故这些物质的固态基本不导电。
温度升高，这些物质熔化成了液态，熔化的内在的显著特征是物质的内聚力方向的紊乱。正是由于内聚力方向的紊乱，分子旋转，时合时分，这时物质中的金属就不会受到非金属原子严格包围，电子空位时常会接通，电压也能导通，也能形成电子在电子空位间的换位流通，于是形成了熔化了的液态盐（碱）类物质的导电。
溶液的导电 除了熔化，自然界还存在另一类液体的导电——溶液的导电，一些晶体物质溶解在溶液里，原先基本上不导电的不导电的晶体，溶解在不导电的溶液中，形成了导电能力较好液体。
一些读者和笔者一样，在化学中感受着自然的神奇：金属物质一般是导电的，形成了化合物晶体，此时金属仍在物质内，但是它就不导电了，不导电的晶体溶解在不导电的水（溶液）里，它忽然又导电了。
如：食盐（氯化钠NaCl），钠是金属，其导电性能很好，化合成氯化钠——食盐晶体，钠还在其中，但其导电能力丧失。食盐溶化在水中，食盐溶液的导电能力又大增。大自然是如何在变换着导电魔术？
不导电的晶体溶解在不导电的水里，形成导电的不是该液体内形成“离子＂，而是与所有的物质的导电原理一样——是连通了液态物质间的电子空位。
钠原子外层只有1个价电子，存在着较大的电子空位，但与之相邻的氯原子有７个价电子，外电子层饱满，与相邻的氯原子连成6个结构元。于是在食盐晶体中，钠原子处氯原子的立体包围之中，外来电子难以进入，也难换位，故其电阻很大，基本不导电。
氯化钠溶入水中，其晶体结构受到溶液中的价磁力的冲击损毁而解体，其结构元与水溶液均匀混合成链成团，钠原子不再受包围，外来电子能够进入其电子空位，通过电子空位的接力传递，外电子在其间换位移动形成电流，于是就形成了溶液的导电。
那么水为什么不能导电呢？这是因为水的氢氧结构元的价和电子速率很高，氢氧结合的价电子之和为8，处于稳定状态，纯净的水内基本没有电子空位，故纯水一般不能导电。
继第五章，我们讨论了金属、半导体、超导体的导电过程，论证了我们提出了物质的导电原理。在此，我们又讨论了液态物质的导电，无论是熔化的液体还是溶解的液体，只要是导电，其原理都是电子空位所提供的流通。于是所有物质的导电都同出一理，大自然不会去搞出各种各样的“载流子”，自然的法则就是这样的和谐、简单。
气态物质
气化 气化是物质由液态相变成气态的过程。若温度进一步升高，价和电子速率进一步增高，运转线路的空间扭转区域越来越大,逐渐形成了包围核心的空间立体运转，价和电子在两核心的外围逐渐形成了一个饱满的外壳，结构元之间的价磁力逐渐消失，壳层之间价和电子相斥，斥力推开邻近的结构元，于是一个个结构元（分子）就从液体中飘逸而出，占据较大的空间形成了气态。
此时，这些个结构元就形成了一个个气体分子，如氧气、氮气等。正是由于壳层间的斥力使结构元之间尽量分离，于是就形成了气体体积比液态时的体积要大上千倍，而且总是充满空间。
如果是化合物，则是由几个不同元素的原子，以共有价电子数之和趋向稳定（达到8或8的整数倍）的方式进行组合，相互结合成几个紧密相连的结构元，价和电子在其间有规律地进行三维立体运转，结合成有3粒花生仁共一壳的花生状或其他状的壳层，形成气体。如 二氧化碳（价电子之和16,结合成O∞C∞O 氧- 碳-氧）、水蒸气(H∞O∞H氢-氧-氢)等（用“∞”代表价和运转）。
物质呈气态时，其价和电子的速率比液态时更高，具有更多的能量，所以物质在气化时必须吸收大量的热量。电冰箱、空调就是利用了物质在气化时大量吸热的特性来制冷、降温。
若外界压力较大，液体中的价和电子必须具备更高的速率，才能使结构元间有较大的斥力，形成气体。所以当气压较高时，液体必须在较高的温度条件下才能沸腾，即压力高，液体的气化热较高。
在元素周期表的最右边有一族元素叫惰性物质，在常温下，这些元素总是以气态呈现，于是人们常把它们叫做惰性气体。为什么惰性物质总是呈气态？为什么很少见到惰性液体、惰性固体？大家了解了上述物质气态的形成，也就不难回答这一问题了。
惰性元素氦的核外电子是两个，其他惰性元素的核外电子都是8个，原子的外层电子是均衡的、自成稳定的，所以惰性元素的原子之间没有价和运转，不需要与其他原子结合构成结构元（或者说单个原子自成结构元）,从而确立了元素的惰性。
氦的2个电子绕核高速空间扭转运行，形成一个电子壳层。其他惰性元素的8个均衡稳定的外层电子绕着1个核心，形成饱满的壳层。外电子间的斥力使得原子之间推开距离，形成气体。只有在极低的温度条件下，氦的两个电子才由空间运转转入扭曲运转，形成液态。其他惰性元素的8个核外电子总是均匀分布在空间运转，饱满的壳层难以出现空缺，所以也就很难出现液化，难以呈现液态。
熔点、沸点 温度是使物质发生相变的关键因素，然而只有达到了某一特定值，相变才能发生。这就是我们熟知的熔点、沸点，不同的物质，其熔点、沸点是不一样的，这也就是说不同物质其价和电子发生空间立交运转的条件是不相同的。
一般来讲，在常温下呈气态的物质的分子量较小，价和电子运转受内层电子的牵连较小、速率很高。呈固态的物质的原子量较大，价和电子运转线路平稳，速率相对低些。液态物质则介于二者之间。
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、三仁共壳花生状或其他状的壳层，其产生的价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他许多性质：
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接近、排斥、远距离的推挤，进行着气体的布朗运动。这样，气体壳层的斥力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1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1个标准大气压下，单位体积内的气体分子的个数都是6.02×1023 ）。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。
若气体的温度降低、核外电子速率减慢，原子间碰撞机会减小，原子的运动速度减慢。现在人们用飞行时间法（TOF）测量气体的温度，测量的是原子的初始速度，由速度分布可推出原子初始温度。即：用气体运动的速度推测其温度。现在的激光冷却实验，已经把铷原子冷却到1μK。怎样测如此低温？实测的是原子的初始速度。
这种测量是第三章“温度高，物质（气体）的价和电子速率快”的实际运用。
气体（和液体）有个特性——速度增加压力减小，这是飞机能够升上天空的原理。人们在广泛运用这一原理。
气体（或液体）在定向运动时，为了减小运动阻力，其“花生”状的结构元的长轴会调整到与运动方向平行，气体速度高了，结构元之间会拉开距离，形成了空气的稀薄，于是压力减小。
雷雨的形成及其他
雨的形成 了解了相变，我们就可以回答天上的水蒸气如何相聚成雨了，雨的形成，就是水蒸气的凝华。
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。大气中某一种气体的价和电子因速率降低由空间球体运转进入到扭曲运转，不能形成饱满的壳层，在壳层两端出现破口，破口端不仅没有了斥力，并且具有大致方向的价磁力显现出来。这种带有破口——显出价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，价磁力相互吸引同类相逢，逐渐聚合成微小的液体。
下雨前，水蒸气遇到低温，价和电子速率降低，价和电子由空间球体运转进入到扭曲运转，球体壳层呈现破口，破口处价磁力显现出来。同类水蒸气的分子也都出现了相同的状况，价磁力相互吸引，使得较远处的同类相逢、相聚。相聚后价磁力仍然存在，继续吸引同类，就这样，水蒸气聚合成水汽——云。
温度再降低，水汽破口处价磁力继续存在而且方向趋稳，水汽聚集成水滴，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）或其他粉尘，这是因为干冰或粉尘的价和电子速率较慢，水汽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气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，价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，产生的价磁力与小草上那个先形成的价磁力相互吸引，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。
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，首先除去了水分，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。
雷电 谈到了雨的形成，也要谈一下伴随着下雨的雷电，下雨前或下雨时常伴随着剧烈的雷电。闪电、打雷是人们经常见到、经常思考的自然现象，雷电是哪里来的，雷电是怎样产生的？
其实雷电是水蒸气相变成雨时的附产物。我们在讨论摩擦生电时，谈到丝绸、皮毛等天然物质能与自然有很好的交流，能把摩擦所携带的电荷传到周围的大气之中，可见大气之中总是蕴含着大量的电荷（主要是负电荷），大气中的电荷总是蕴藏在水蒸气之中。
因为在大气中，相对于氮气、氧气，水蒸气的分子较大；相对于二氧化碳，水蒸气的核外电子数少，又是围绕着三核心（两个氢和一个氧）进行着空间立体运转，因而水蒸气三核心的外电子不饱满，空气中的游离电子易于受到水蒸气核心的吸引，成了水蒸气核外电子的加入组成部分。每个水蒸气分子都加入了额外的电子，于是，水蒸气成了大气中负电荷的载体，也可以认为水蒸气是大气中的微型电容。
下雨前，水蒸气遇到低温，水蒸气的价和电子速率降低，由空间立体运转进入到扭曲运转，水蒸气凝华，分子相互吸引、相聚，形成由气体到液体的相变，这时水蒸气中的加入成分——多出的电子就没有了藏身之地，水蒸气聚合成云，多出的电子形成了云层中游离的电荷，多出的电荷没有了去处、被驱赶，形成了非常规电磁波——形成了云层里的电压。
云层是大量水蒸气相变成小水滴的集合，因而附近也就聚集了大量的电荷，能形成很高的电压。云层之间、云层与大地之间电位差巨大，冲开一条路，就是壮观的闪电现象。电荷在大气中穿行，引起空气剧烈地震动，形成了隆隆的雷声。
闪电和雷声告诉我们，空气中已经有大量的水蒸气凝结成了水汽，预示着有可能要下雨了。（干打雷的现象也时有发生，因为下雨与温度、湿度、气压、气流等诸多因素有关。）
冬天，气温低，价和电子速率较低，空气中的水蒸气大部分都凝结成水或冰，所以冷空气较为干燥，所含的水蒸气少，所携带的电荷少，所以冬天较少打雷。
干燥天，大气中的水蒸气少，多出的电荷没有了去处，容易在环境中游荡、聚集，容易形成高电压，易于发生静电放电现象。
由于大气中水蒸气富含着多出的电子，使每个水蒸气分子的电荷不是平衡的，经常是带有负电荷，在地球磁场的作用下，水蒸气分子伴随大气按右手定则方向（自西向东）运动，于是就形成了地球上的环流风。
要证实以上雷电说法可做一个简单的实验：把一个电容器置于密闭的容器中，在较热的环境中向容器内通入少量的水蒸气和负电荷，测量电容器的电容量；然后把密闭容器置于较冷的环境中，让水蒸气凝结，再来测量，你会发现此时电容器的电容量会明显增加。如果制作一个大型的类似装置，可以模拟人造雷电。
除了水蒸气外，自然界的甲烷、乙（丙、丁）烷气体分子也符合体积较大、价和电子数少的特征，也能吸纳大气中游离的电子。在骤冷的高寒地带，丙烷、丁烷气体发生凝华，大量的多出电子没有了藏身之地，挤在正在凝华的气体周围，使气体形成了一个带电的气体团，在地面滚动，形成了神秘恐怖的地滚雷。
这样，我们就以核外电子规律运转——速率及线路随温度规律变化的基本观点，简洁、系统地阐释了水蒸气如何相聚成雨，及伴随着下雨前的雷电的形成。而在电子云理论的笼罩之下，这些常见的自然现象是无法解释的，是自然之谜。
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、萘等都是直接由固体升华成气体。
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。
超流是怎样形成的？
温度在5K以下，所有的物体都是固态，为什么只有氦是液态？
超流
了解了液体，我们就来谈谈液态物质的奇特现象——超流。
随着人们制备低温技术的提高，所能达到的温度越来越低，连惰性气体的氦也被冻成了液态。人们在使用液氦时更为奇特的现象发生了：液氦能沿着容器壁向上爬，爬出瓶口向外流；在液氦瓶中插一支很细的玻璃管，液氦立即从玻璃管中向上喷出，形成液氦喷泉。人们把液氦这种异常的流动现象叫做超流。
超流震惊了科学界，“这怎么可能！”“会不会弄错？”然而可以Ｎ次重复的事实摆在那里，实在是叫科学界兴奋，又大伤脑筋。
超流给物理学者出了一道难题。水往低处流是亘古不变的常识，地球的引力从来都是存在的，是向下指向地心的。它怎么能向上流、往上喷？
不少的学者为了破解这一难题提出了各种假说，作了非常复杂的计算，但是终难自圆其说。
有的说在极低的温度之下，形成了引力屏蔽，可是向上喷出的液氦立即就落了下来。有的说在极低的温度之下，液氦的粘滞力降低（粘滞力降低是实验事实），使得原子之间产生斥力，推着液氦向上爬。可是液氦的粘滞力再低，也仍是液体，如果原子之间产生斥力那就会形成氦气，向上爬着的液氦，可仍然是液体。
还有更多的假说都不成立，背离事的实假说当然难以自圆其说。就不再列举。超流的本真是核外电子的规律运动，是电子的规律运动的自然效应。
大自然总是遵循简单原则，超流现象的原理并不复杂，超流其实也是液氦的核外电子的规律运动的结果：
氦是惰性元素，两个核外电子飞速地扭曲旋转，常温下对核心呈球状包围，形成单原子气体，自成稳定状态。
在极低的温度下，两个核外电子转速降低，由球状旋转形成立交运转，电子立交运转的价磁力显现出来，使原子相互吸引靠近，形成了液氦。
由于是在极低的温度下，液氦的两个核外电子此时以较低的速率立交运转，所覆盖的范围如同原子的一条腰带，而原子两头的大部分表面得不到电子的覆盖，不能满足核心各面对电子的需求。而盛装液氦的容器（玻璃或金属罐）物质的原子的核外电子数较多，表层电子匀速地进行价和运转。于是氦原子就附到容器的壁上，让得不到电子的覆盖的表面去靠近那里的运转着的电子，以满足核心各面对电子的需求。容器表面的核外电子都是有固定的归属的，氦核得不到容器的核外电子，自身的电子又少又慢，于是许多氦原子都只有往容器壁上贴，拥挤着沿着容器壁向上靠，下面挤满了就向上爬附，于是就形成了液氦的向上流，就形成了所谓的超流。
在液氦瓶中插一支很细的玻璃管，许多氦原子都立即往玻璃管壁上靠去，液氦都沿玻璃管向上挤，向上运动的惯性，形成液氦喷泉。
温度进一步降低，液氦核外电子速率更慢，伴生的电磁力更小，液态物质的粘滞力是由内聚力——电磁力所提供的，电磁力小了，液氦的粘滞性就降低。虽然粘滞性小了，但氦核对电子流过身边的需求不减，超流频频发生。
超流是液氦的核外电子随温度规律运动的又一例证。
温度在5K以下，所有的物体都是固态，为什么只有氦是液态？
所有物质在低温下都凝结成固体，而液氦到极冷（接近0 Ｋ）还是液态。这是因为在极低的温度下，液氦的核外电子转速极低，由于只有两个核外电子，不能满足核心各面对电子的需求，所以是缓慢的立交运转。
温度愈来愈低，液氦的两个核外电子运转立交角度愈来愈小，运转愈来愈平，如果运转平面平行，形成稳定的电磁力，这时氦有可能形成固体，然而液氦内稳定的电磁力却难以建立。
一般固体物质的价和电子围绕着两个核心形成椭圆轨道、作长路径的运转，路径内围着较大面积（椭圆面积），稳定性较好；可是氦是惰性物质，其电子是绕着单个原子核运转，运转路径短、所围的平面较小，而且是圆轨道，路径内所围面积与原子高度之比不到一般物质的一半，所以不稳定。氦原子易于侧过身，让相邻电子从空着的面的流过，以满足核心各面对电子的需求，经常这样侧转，电磁力的方向是散乱的，形成不了电磁力的方向稳定的固体，只能维持氦的液体状态。
