Khi băng hoặc bất kỳ chất rắn nào khác tan chảy, thế năng của nó sẽ tăng lên. Thật vậy, đây là mức tăng năng lượng duy nhất vì động năng nhiệt hay nhiệt độ không tăng trong khi tan chảy. Năng lượng tiềm tàng là năng lượng tiềm ẩn mà nước có thể giải phóng và điều này tăng lên vì nước sẽ giải phóng nhiệt năng nếu nó bị đóng băng trở lại ở dạng rắn.
Băng là trạng thái năng lượng thấp nhất của nước ở áp suất bình thường của Trái đất. Ở mỗi sự thay đổi pha của nước, dù nước đá thành nước lỏng hay nước lỏng thành hơi nước, thế năng đều giảm. Điều này là do Luật Bảo toàn Năng lượng. Vật liệu trải qua sự thay đổi trạng thái sẽ hấp thụ hoặc giải phóng năng lượng nhiệt, nhưng nhiệt độ của chúng không thay đổi. Điều này là do, trong khi xảy ra sự thay đổi trạng thái, tất cả nhiệt năng được chuyển thành thế năng của trạng thái mới của vật chất.
Đặc biệt, nước có sự thay đổi rất lớn về năng lượng tiềm năng trong quá trình thay đổi pha. Cần rất nhiều năng lượng để chuyển nước từ trạng thái này sang trạng thái khác. Điều này là do các liên kết hydro bền vững hình thành giữa các phân tử nước. Pha lỏng cho phép các phân tử nước tiếp xúc với nhau, trong khi pha rắn đặt các phân tử nước ở một cấu hình tối ưu tổng thể so với nhau.
