對物質三態變化的研究
物質有固態、液態、氣態三種狀態，溫度的變化能使三態之間相互變換。在這方麵，我國古代獲得了豐富的知識。
古代煉丹家通過自己的實踐，在物質三態方麵積累的知識。另外，人們對在日常生活中水、冰、水氣，以及自然界中雨雪露霜等現象也作出某種解釋。
程顥是北宋時期唯心主義理學的重要哲學家。在哲學上，程顥認為，知識、真理的來源隻是內在於人的心中，“更不可外求”。他的學說後來為朱熹所繼承。
程顥曾寄宿在一僧寺裏。深夜，他聽到一陣“嚓嚓嚓”的聲音。點火一照，隻見一隻老鼠鑽在大佛像肚臍內，嘴裏含著一本書，正準備爬出來。
老鼠見了人，便丟下書，逃入佛臍內。程顥撿起書一看，原來是一本煉丹書。他隨即把它抄下來，把書放回佛像腹裏。
第二天，程顥叫來塑工把佛臍孔補好。後來，程顥按書上所講的方法煉丹，有一個多月之久。
鄰居們見他屋裏有火光，以為他家失火，都爭相跑來滅火，可是來到一看，卻見程顥正在聚精會神地煉丹。
程顥將已煉好的丹塗在銀器上，塗處就變成金色。有人勸程顥服下此丹，據說服丹可以長生不老。
程顥說：“我的腹內哪能容納這種東西啊！”
事實上，古代煉丹最初是為製取長生不老藥，後來為了製取黃金，長年累月地把一些藥物拿來加熱、冷卻、火煆、水煮，使物質的狀態不斷地變化。
據記載，煉丹有“火法”和“水法”。“火法”包括：“煆”，即長時間的高溫加熱；“煉”，即幹燥物質的加熱；“炙”，即局部烘烤；“熔”，即加熱熔解；“抽”，即蒸餾；“飛”，即升華；“伏”即加熱使藥物變性。
“水法”包括：“化”，即溶解；“淋”，即用水溶解固體物質的一部分；“封”即封閉反應物質長時間地靜置；“煮”，即物質在大量的水中加熱；“熬”，即有水的長時間高溫加熱；“養”，即長時間的低溫加熱；
“澆”，即傾出溶液，讓它冷卻；“漬”，即用冷水從容器外部降溫。此外還有“釀”、“點”以及過濾、再結晶等方法。
在這麼多過程中，物質狀態有各種各樣的變化，必然要積累大量的知識。在日常生活中，最常見的物態變化，是水、冰、水氣三者之間的變化。
對於氣、水之間的變換，遠在先秦的《莊子》、《禮記》等書已有“積水上騰”、“下水上騰”等說法。
“上騰”指的是水的蒸發，即氣化。對於水氣凝結成水的過程也是十分注意的。自從春秋戰國以來，和“陽燧取火於日”，相配對的有所謂“方諸取水於月”。
“方諸”有不同的說法，有說是“大蛤”，有說是銅盤，有說是方解石，總之是一個對水不浸潤的物體，夜晚把它放在露天，結上露水。
為什麼說要“方諸取水於月”，大概是因為既是有月，必是無雲，地表沒有隔熱層，熱量易於發散，氣溫容易下降，到了露點之下，可以得到露水。
這樣取得的露水，叫做“明水”，據說有神奇的功效，漢武帝很喜歡飲用這種水，並名之為“甘露”。
這個“方諸取水”在古代是十分鄭重的事，所以人們要進行研究，從中得到不少關於凝結方麵的知識。
晉代張華的《博物誌》記載了一個有關氣化的實驗：油水混合物在受熱過程中，由於沸點不同，水先沸騰，猶如冒煙，當水氣化完畢，則無煙。加熱停止，油不再沸騰，此時如加水，由於油溫尚高，水即急極氣化，又見焰起；氣化完畢，也就“散卒而滅”了。
張華對這個過程觀察得很仔細，記載也很具體，並說曾“試之有驗”，肯花工夫動手實驗，難能可貴。當然，記錄中錯誤地把上升的水汽、煙、焰三者混淆，又說油溫下降時“可內手攪之”，也未免有些誇張。
至於冰、水之間的熔解、凝固，更是人們常見的。《考工記》就指出：水有時以凝，有時以澤，這是自然現象。這一觀點把溫度高低與狀態變化聯係起來。
從上述這些記載中我們發現，古人無疑獲得許多物態變化的知識。而有了這方麵的知識，就無怪乎能對雨雪露霜等現象作出某種解釋。
雨雪的形成，是很有代表性的物態變化過程：
地麵上的水，蒸發而為水氣，升到高空積而為雲，當溫度下降而又有了凝聚核心的時候，就會凝結為水滴；達到一定重量時，下降而為雨；如溫度低至零度以下，再加其他氣象條件，則凝為固態的雪或霰、雹等。