冰是坚固的，其内部的水分子排列致密，只能围绕平衡位置作轻微振动，因而是典型的固体物质。然而，当我们加热一块冰，温度到达0℃时，冰便会由固体慢慢转化为液体——水，此时虽然吸收热量，但温度并不会升高，这是为什么呢？
原来，当冰受热而达到它的熔点时，内部的水分子微粒由于吸收了能量，分子运动更加剧烈，有的分子已经具有足够的能量摆脱平衡振动位点对它们的束缚而慢慢地自由移动；这时吸收的热量越多，便有越来越多的分子由束缚振动变为自由移动，固态的冰便越来越多地熔化为液态的水。当冰完全化为水时，吸收的热量才会使水温高于0℃了。
正是由于分子无规则热运动的加剧，由束缚振动变为自由的慢慢移动，分子间距也略有增加，从而液体与固体便有了本质的性质差异。水不再具有冰的硬度，强度、韧性、抗拉抗折、不易形变等机械特性，代之以流动、易形变等特性。正是由于这个奇妙的转变，我们才得以看见一个流动的、充满活力与灵动的奇妙的流体世界，也正是由于这个奇妙的转变，我们才可以在冬天里滑冰之后，还能在酷暑里在清凉的水中自由自在地游泳，享受另一种无拘无束的感觉。
水，以及其他液体与固体、气体一样，具有热胀冷缩的性质，而且液体比固体随温度变化而变化的程度更大。所以，当我们在一个有刻度的烧杯里加热冷水时，原来处于刻度线处的水面很快就因受热而高过刻度线，这便是因为水的膨胀比玻璃这种固体的膨胀更明显的缘故，也由于液体受热膨胀的特性以及流动性，使它对于热的传递除了像固体那样的热传导方式之外，更以对流为主要传热方式。加热烧杯里的水，底部的水直接受热后膨胀，密度减少而上浮，原来在上面的冷水则密度较大而下沉，从而受热膨胀，如此往复循环，热水总是不停地向上离开下面的热源，凉水则不停地向下接近下面的热源受热，于是便形成了环流，一杯水便很快地烧开了。
不过，值得一提的是，水的热胀冷缩现象有它自己的特殊性。一般的物质，温度高的液体密度小，降温则密度增大，体积缩小，再降温甚至凝固成固态时，密度更大，体积更小甚至发生一个大的飞跃。水呢，在4℃以上，它与一般液体一样遵循热胀冷缩规律，不过在4℃以下降温时，它的体积并不缩小，反而是膨胀增大，密度减小，直到变为冰亦然。这便是水的反常膨胀现象，由这个现象可以看出，水在4℃时有密度最大值，4℃以上或4℃以下密度都小于这个最大值，冰则不像一般物质那样固体比液体密度大，而是冰的密度比水小，由水结冰时体积会增大。你若不相信，可以作一个小实验来令你信服地证明这一点：冬天的冰雪季节里，装一小瓶水并塞紧，放在室外搁一夜。第二天早上你再去看它时，你会发现由于一夜0℃以下的冰冻，瓶中的水早已完全冻成冰了，可怜的小瓶被胀得四分五裂目不忍睹，只是冰却奇妙地保持着瓶的原形，不过，在这里你不必为小瓶的惨状而伤心，只要想想冬天在河面上冰面滑行的乐趣，再想想冰面下水中的游鱼能在温度较高的水层自由地嬉戏往来穿梭，你就该高兴起来，设想一下如果不是水的反常膨胀，冰将结在水下，河水若没完全冻成一个大冰棒便根本无滑冰的快乐了，而如果河流变成了一个完全的大冰棒，河中的可怜的鱼儿们就不成了冰块中的化石。
当液态水继续受热而升温时，水分子的能量将越来越高，无规则的热运动也就将越来越剧烈。慢慢地，一些具有足够能量的水分子不再甘于缓慢的自由的游动，而是摆脱了周围液相水分子的束缚，飞出水面，在空中无规则地快速地飞行起来（当然也可能由于飞行方向的失控——其实根本是无控而一头扎回水面下重新成为水的俘虏），这时它们的分子间距远大于本身分子的大小，已经成为水蒸汽——水的气态了。当水被加热到100℃时，大量吸收的热使大量的水分子同时飞出水面成为气体，于是水便沸腾了，100℃这个水由液态剧烈转化为气态的特征温度便被称为水的沸点。在沸点上，水由液态转化为气体分子这个过程称为沸腾，低于沸点时，少量水分子也能转化为气体分子，这个过程则称为蒸发。其他液体与水一样，通过蒸发与沸腾的过程，都变成了另外一个物相状态——气态。
