Apa se fierbe când energia termică din apă, care este un tip de energie cinetică care determină mișcarea moleculelor de apă, depășește forța legăturilor de hidrogen dintre molecule, determinându-le să se separe de celelalte molecule. Această rupere a legăturilor dintre moleculele de apă consumă orice energie termică suplimentară adăugată, astfel încât apa la temperatura de fierbere nu crește în temperatură până când schimbarea de fază nu este completă. În condiții normale, o mare parte din vaporii de apă aproape imediat se transformă în abur, care este de fapt compus din picături de apă lichidă, deoarece a lăsat sursa de căldură.
Căldura nu este singurul factor care afectează fierberea. Apa este menținută în stare lichidă nu numai prin legăturile de hidrogen dintre molecule, ci și prin presiunea atmosferică. Dacă presiunea asupra apei scade, evaporarea crește deoarece aceasta diminuează forțele care mențin moleculele în poziție. Dacă presiunea este suficient de scăzută, apa va fi chiar fierbată la temperatura camerei.
Boila este cea mai extremă formă de evaporare, dar evaporarea apei este constantă, deoarece moleculele individuale se întâmplă să se desprindă de lichid prin mișcări aleatorii. Într-adevăr, moleculele de apă scapă aleatoriu într-o stare gazoasă, chiar și din gheață, și acest proces este cunoscut sub numele de sublimare.
