Su üç temel durumda bulunur: katı (buz), sıvı ve gaz (buhar). Suyun içinde bulunduğu durum, su moleküllerini bir araya getiren moleküller arası kuvvetlere ve onları ayıran kinetik enerjiye bağlıdır.
Moleküller arası kuvvetler kinetik enerjiden daha büyük olduğunda su donar. Diğer birçok maddenin aksine, su katı haldeyken sıvı halindekinden daha az yoğundur. Bunun nedeni, her su molekülünün dört molekülle bağlanarak aralıklı, tetrahedral bir düzen oluşturabilmesidir. Suyun bu özelliği buzun yüzmesine izin verir. Buz yüzmüyor olsaydı, su kütleleri aşağıdan yukarıya donarak sudaki yaşamı öldürmüş olurdu.
Buza ısı şeklinde kinetik enerji uygulandığında buz eriyerek sıvı suya dönüşür. Bu durumda su molekülleri arasındaki bağlar sürekli olarak kırılır ve yeniden oluşur. Buz eridiğinde, tüm hacim sıvı olana kadar suyun sıcaklığı erime noktasında kalır. Ancak o zaman, su sıcaklığı erime noktasından daha yüksek sıcaklığa çıkar.
Kinetik enerji moleküller arası kuvvetleri aştığında, sıvı su (hatta buz) bir gaza dönüşür. Sıvı sudan buhar üretme sürecine buharlaşma denir. Kinetik enerjideki artışlar, kaynamada olduğu gibi örnek içinde meydana gelebilir veya su buharlaşırken yüzeyde meydana gelebilir. Bir sıvı fazdan geçmeden doğrudan bir katıdan bir gazın üretildiği sürece süblimasyon denir. Bu geçiş, kinetik enerjinin etkilerini artıran düşük atmosferik basınca bağlıdır.
Kinetik enerji düştüğünde, buhar bir sıvıya dönüşür, bu sürece yoğunlaşma adı verilir veya buhar doğrudan bir katıya dönüşür, bu sürece de birikme veya desüblimasyon adı verilir. Yoğunlaşma yağmuru açıklar, birikme de karı açıklar.
Diğer biyo—uyumlu gezegenleri bulmak için yapılan araştırmalarda, suyun varlığı, özellikle sıvı formda çok önemli bir özelliktir, çünkü Dünya’da yaşam suda başlamıştır. Enceladus, kendi güney kutbunda su bulutları veya gayzerler bulunan, Satürn’ün buzla kaplı bir uydusudur. Bu, başlangıçta Enceladus’un buzun altında sıvı su olup olmadığı konusunda çok fazla tartışma yarattı, çünkü dumanların hem buhar hem de buz taşıdığı tespit edildi. Bununla birlikte, uydunun Satürn etrafındaki yörüngesi ve diğer ipuçları, Enceladus’ta geniş bir sıvı okyanusun varlığına işaret ediyor ve bu da onu yaşam için potansiyel olarak misafirperver hale getiriyor.
