La cosa più insolita riguardo al modo in cui l'acqua cambia da uno stato ad un altro è che il suo stato liquido è più denso del suo stato solido, quindi l'aumento della pressione incoraggia effettivamente il ghiaccio a sciogliersi. Diversamente dalla maggior parte delle sostanze , in cui una maggiore pressione incoraggia la solidificazione perché lo stato solido è il più denso. L'acqua richiede anche una grande quantità di energia per cambiare il suo stato fisico, più di quanto la maggior parte delle sostanze richiedano.
La grande quantità di energia richiesta per cambiare lo stato dell'acqua si applica sia al ghiaccio sciolto che all'acqua bollente. Come con altre sostanze pure, durante un cambio di stato l'acqua pura non cambia la temperatura, con tutta l'energia termica aggiunta o persa che viene assorbita o rilasciata dal cambiamento di stato. Tuttavia, la quantità di energia coinvolta in questi processi è insolita. Inoltre, la modifica della temperatura dell'acqua comporta una quantità insolita di energia, il che significa che l'acqua ha un calore specifico elevato. Il calore specifico di una sostanza è la quantità di energia necessaria per far aumentare una determinata quantità di sostanza in una determinata quantità di temperatura.
La minore densità di acqua solida rispetto all'acqua liquida è molto importante per la vita sulla Terra. Poiché il ghiaccio galleggia nell'acqua, forma un guscio isolante sulla superficie dei corpi idrici, piuttosto che affondare e rendere più probabile il congelamento dei corpi.
