Acqua ordinariamente si presenta come un liquido, anche se nelle regioni polari esiste in forma solida. Una persona assetata mette qualche cubetto di ghiaccio in un bicchiere d'acqua. Se il vetro si siede per più di pochi minuti, il ghiaccio si scioglie. Quindi l'acqua fredda si riscalda a temperatura ambiente. Si noti il ghiaccio non si scalda. Invece cambia struttura tra molecole e si scioglie; cambia "fase".
Punto di fusione
Ogni sostanza stabile può esistere in almeno tre forme: solido, liquido e gas. Convertire i solidi ai liquidi quando raggiungono una temperatura chiamata un punto di fusione. Liquidi convertire a gas quando raggiungono un punto di ebollizione. Solidi non convertono in liquidi e liquidi non convertono in solidi istantaneamente. Piuttosto si verificano "transizioni di fase". Una transizione di fase è un cambiamento nell'architettura molecolare---vale a dire nel modo singole molecole si allineano come un organo collettivo---un pezzo di ghiaccio, una pozza d'acqua, una nuvola di vapore. Forse è più semplice comprendere le transizioni di fase di fusione e di ebollizione considerando in primo luogo loro opposti: condensazione e congelamento.
Condensazione
Molecole di acqua gassosa hanno libertà di muoversi, con molto poca interferenza da altro. Essi non sono legati insieme. Questo è perché contengono abbastanza energia per superare Attrazioni elettrostatiche tra molecole. Se la temperatura è diminuita, molecole di gas hanno meno energia e velocità per consentire loro di mantenere la loro libertà. Invece, forze attrattive disegno li avvicina a vicenda. Come energia termica continua ad essere rimosso, poi attrazioni diventano insopportabile, e la fase gassosa è sostituita dalla fase liquida. Ogni molecola è ormai solo un po' di indipendenza; Essa conserva alcuni fluidità.
Congelamento
Come più energia termica viene rimosso dall'acqua fredda, la temperatura scende fino a raggiungere le vicinanze del punto di congelamento. Rimozione di piccoli incrementi di energia termica a questo punto non abbassare la temperatura. Piuttosto, costringe le molecole di liquido ad allinearsi in un solido cristallino, rigido---la configurazione di energia più basso per l'acqua. Una volta che completata, rimuovere nuovamente energia supplementare abbassa la temperatura. Ghiaccio può essere raffreddato bene sotto il punto di congelamento senza ulteriore cambiamento strutturale.
Invertendo il processo
In un sistema a due fasi di ghiaccio in acqua, molecole d'acqua forniscono calore al ghiaccio leggermente più fresco, che assorbe. L'energia induce un cambiamento di fase attivando le molecole di ghiaccio sfuggire loro acqua liquida di energia più bassa, configurazione e forma. Come calore esterno è fornito dai dintorni è assorbito dal crescente volume di acqua, che ripete il processo fino a quando non c'è nessun ghiaccio a sinistra. Ancora ulteriore riscaldamento aumenta la temperatura del sistema ora monofase costituito esclusivamente da acqua liquida.