Cel mai neobișnuit lucru despre felul în care apa se schimbă de la o stare la alta este că starea ei lichidă este mai densă decât starea solidă, astfel încât presiunea crescută încurajează gheața să se topească. Acest lucru este diferit de cele mai multe substanțe , în care presiunea crescută încurajează solidificarea deoarece starea solidă este cea mai densă. De asemenea, apa necesită o mare cantitate de energie pentru a-și schimba starea fizică, mai mult decât necesită majoritatea substanțelor.
Cantitățile mari de energie necesare pentru a schimba starea de apă se aplică atât la gheața topită, cât și la apa fiartă. Ca și în cazul altor substanțe pure, în timpul unei schimbări de stare, apa pură nu modifică temperatura, cu toate că energia termică adăugată sau pierdută este preluată sau eliberată de schimbarea stării. Cu toate acestea, cantitatea de energie implicată în aceste procese este neobișnuită. Mai mult, schimbarea temperaturii apei implică o cantitate neobișnuită de energie, ceea ce înseamnă că apa are o căldură specifică ridicată. Căldura specifică a unei substanțe este cantitatea de energie necesară pentru ca o anumită masă a substanței să crească o anumită cantitate de temperatură.
Densitatea redusă a apei solide în comparație cu apa lichidă este foarte importantă pentru viața de pe Pământ. Deoarece gheața plutește în apă, ea formează o cochilă izolatoare deasupra suprafeței corpurilor de apă, mai degrabă decât scufundarea și făcându-se mult mai probabil ca acele corpuri să înghețe solid.
