Nu we weten wat temperatuur op moleculair niveau voorstelt kunnen we ons ook voorstellen wat er bij fase-overgangen op moleculair niveau gebeurt. We nemen een hoeveelheid water als voorbeeld.
We beginnen met een ijsblokje van -20 °C. De moleculen van dit H2O(s) zitten in hun kristalrooster en trillen op hun vaste plaatsen. Aan de buitenkant van dit ijsblokje trillen enkele moleculen los uit het kristalrooster, maar veel zijn het er niet: ijs vervluchtigt (verdampt) langzaam.
Als de temperatuur van het ijsblokje stijgt, gaan de moleculen harder trillen, waardoor het vervluchtigen toeneemt. Als de temperatuur 0 °C wordt, begint het ijs te smelten. De bewegingsenergie van de moleculen is nu zodanig, dat alle moleculen los trillen van hun vaste plaatsen in het kristalrooster. Macroscopische notatie:
Als de temperatuur van het vloeibaar geworden water stijgt, gaan de moleculen heftiger door elkaar bewegen. Aan het oppervlak schieten meer moleculen los, ofwel: het verdampen neemt toe.
Bij een bepaalde mate van bewegingsenergie kunnen alle moleculen elkaar loslaten en gaan ze zich ver van elkaar bewegen. De temperatuur is dan 100 °C en het water kookt. Macroscopische notatie:
Als de temperatuur van het gasvormig geworden water (waterdamp, stoom) verder stijgt, gaan de H2O-moleculen steeds sneller bewegen (daardoor komen ze gemiddeld nog verder van elkaar). In de industrie wordt hete stoom (ook wel 'oververhitte stoom' genoemd) veel gebruikt.