在標準大氣壓下，水結冰的溫度是0℃，水沸騰的溫度是100℃。沸騰是指液體受熱超過其飽和溫度時，在液體內部和表面同時發生劇烈汽化的現象。液體沸騰的溫度叫沸點。不同液體的沸點不同。即使同一液體，它的沸點也要隨外界的大氣壓強的改變而改變。水在零攝氏度以下由液態凝聚為固體狀態，稱其為結冰。
溫度高時水分子動能大而無法牢固產生氫鍵，分子間以儘可能小的進行雜亂無章的排列。溫度降低後（低於4度），越來越少的分子動能不足以打破產生的氫鍵，而氫鍵有一定鍵長，所以4度以後固定的氫鍵越來越多。當0度時所有的分子都被固定在一定區域內，氫鍵使分子彼此保持一段距離，即為結冰。水結冰體積增加1/10，所以相同質量的水和冰的體積比為10：11。
