水有三態，固液氣，也被稱為三相。

圖示：相變圖，橫座標是溫度，縱座標是大氣壓，隨著壓力增加液態水的溫度範圍變大了，藍色部分表示液態水。

在一個標準大氣壓下，水在零度時從從液態向固態轉變，在100攝氏度時，從液態向氣態轉變。在相變溫度時，如果緩慢的加熱或降溫，水的溫度可以保持恆定，直到全部轉換成固態或氣態。但相變溫度不是絕對的，水的固態化或汽化，常常需要一點點雜質，否則就會形成過冷水或過熱水，即超過標準相變溫度的水，但這時候水的狀態是很不穩定的，因此被外界環境稍加碰觸，就會變魔術般發生迅速轉變。

但從液態變成氣態和固態時，在相變溫度時，它需要點雜質，才能發生相變。否則就需要進一步降溫或者升溫，才會發生相變。

圖示：水結冰需要結晶核，即需要一點雜質。

因此，純淨水可以冷卻到零度以下，還保持液態，這種狀態的水被稱為過冷水，但這是一種很不穩定的狀態，只要受到外力觸碰，就能立刻結冰。當然如果繼續在冷卻，哪怕沒有外界的觸碰，它也同樣會結冰。

如果想要複製這個實驗，那麼有一個簡單的實驗步驟，一瓶普通的純淨水，放在大約零下18度的冰箱裡，冷凍大約一個半小時，然後小心地拿出來。當然，為了一次性成功，建議多買幾瓶水，在不同的時間的取出來進行嘗試，找到適合你家冰箱的最合適冷凍時間。

與過冷相對應，水也能處於過熱狀態，液態水在常壓下超過一百攝氏度但卻沒有沸騰，因為沸騰也需要一個氣化核，如果水很純淨，缺乏汽化核，同樣會發生過熱，但同樣的稍加觸碰或繼續加熱，就會發生爆沸現象。但爆沸非常危險，不適合作演示。做化學實驗時，常有加熱步驟，為了防止液體的爆沸造成事故，常常會在液體中加入含有氣泡的人造沸石或者碎瓷片，防止出現過熱現象。

用微波爐加熱液體時就容易發生爆沸現象，這是使用微波爐需要特別小心的地方。過冷水通常不會傷到人，但爆沸就會發生燙傷事故了。最危險的事情，是用微波爐加熱雞蛋，不管是帶殼的還是不帶殼的，不帶殼的雞蛋，如果蛋黃保持完整非常危險，很容易過熱，然後在取出時發生爆炸。我就被炸過一回，還好帶著眼鏡，不然後果難料！我從前只知道，帶殼蛋不能放微波爐，誰知道去殼蛋也同樣不應該進微波爐，網上說應該將蛋黃先戳破，再用微波爐就安全了。

這是過飽和溶液不穩定性的實驗。醋酸鈉的熱飽和溶液在不受擾動下冷卻，結晶作用往往不會發生。這種溶液稱為過飽和溶液，是一種介穩體系（不穩定體系，但尚能存在）。當攪動此溶液或加入溶質的“籽晶”，即能析出過量溶質的結晶。