Aineen olomuotoja ovat kiinteä, neste ja kaasu. Kaasumainen aine voi olla joko kaasua tai höyryä. Veden kiinteää olomuotoa kutsutaan jääksi. Jään sulaessa syntyy vettä, joka voi edelleen höyrystyä vesihöyryksi. Aineen olomuodot ja niiden muuntuminen toisikseen on esitetty oheisessa kaaviossa.

Kolmen perusolomuodon lisäksi aine voi esiintyä myös muissa olomuotojen kaltaisissa tiloissa. Tällaisia ovat esimerkiksi amorfinen aine sekä hyvin korkeissa lämpötiloissa esiintyvä plasma.

Aineen olomuodon muutokset selittyvät muutoksilla aineen rakenneosasten välisissä sidoksissa. Alhaisissa lämpötiloissa useimmat aineet ovat kiinteitä. Kiinteän aineen rakenneosat ovat sitoutuneet toisiinsa muodostaen hilarakenteen. Sidosten vahvuus vaihtelee eri aineilla, mikä ilmenee erilaisina sulamislämpötiloina. Aineen sulaessa sidokset hajoavat, mikä vaatii energiaa.

​
Olomuodon muuttuessa aineen rakenneosien väliset sidokset muuttuvat. Animaatio on muokattu lähteestä The Concord Consortium (http://concord.org).

Avaa sovelluksena (engl.)

Nestemäisen aineen rakenneosat pääsevät liikkumaan toistensa lomitse, minkä vuoksi neste leviää, ellei sen tilaa ole rajattu. Rakenneosien välillä on kuitenkin heikkoja sidoksia. Sidokset pitävät nestettä koossa ja synnyttävät siihen pintajännityksen. Nesteen kiehuessa sidokset hajoavat, mikä vaatii energiaa.

Kaasun molekyylien välillä ei ole juurikaan vuorovaikutuksia. Molekyylit liikkuvat vapaasti törmäillen toisiinsa sekä ympäristön pintoihin. Kaasun lämpötilan noustessa hiukkasten lämpöliike kasvaa, ja ne liikkuvat yhä vauhdikkaammin. Kaasun ominaisuuksia käsiteltiin tarkemmin luvussa "Kaasun tila ja tilanmuutokset".

Kaasun lämpötilan laskiessa sen rakenneosien lämpöliike hidastuu. Kaasumolekyylit sitoutuvat toisiinsa muodostaen nestettä. Sitoutuminen vapauttaa energiaa ympäristöön. Nesteen jäähdyttyä tarpeeksi alkavat rakenneosaset liittyä pysyvästi toisiinsa. Aineen olomuodon muuttuminen nesteestä kiinteäksi vapauttaa energiaa.

Olomuodon muutoksissa aineeseen sitoutuu tai siitä vapautuu energiaa. Eri nesteiden molekyylien välisten sidosten vahvuudet ovat erilaisia, joten niiden höyrystymisen vaatima energia riippuu aineesta. Tarkastellaan veden höyrystymisen vaatimaa energiaa aiemman mittauksen nojalla.

Veden massan muutoksen havaittiin olevan veden höyrystyessä likimäärin tasaista. Jokaisen gramman höyrystymiseen kuluu yhtä suuri aika ja energia.

Kuvaajan kulmakerroin -0,000 881 1 kg/s kuvaa, kuinka monta kilogrammaa vettä höyrystyy sekunnissa. Tämän (itseisarvon) käänteislukuna saadaan yhden kilogramman höyrystymisen vaatima aika.

[[$ \quad \dfrac{1}{0{,}000\,881\,1\text{ kg/s}}=1\,134{,}9\dots\text{s/kg}\approx 1\,135\text{ s/kg}$]]

Mittauksessa käytetyn vedenkeittimen teho oli 2 000 W. Vakioteholla lämmitettäessä voidaan määrittää veteen tietyn ajan kuluessa siirtynyt lämpö:

[[$\quad P=\dfrac{Q}{t} $]]​, joten [[$ Q = Pt $]].

Yhden kilogramman höyrystymisen vaatima energia voidaan tämän perusteella laskea jouleina:

[[$\quad 1\,135\ \text{ s/kg} \cdot 2\,000\ \text{ W}= 2\,270\,000\ \text{ J/kg}$]]

Kerrannaisyksiköillä ilmaistuna tämä on 2 270 kJ/kg. Tätä veden ominaisuutta kutsutaan ominaishöyrystymislämmöksi. Tarkemmissa tutkimuksissa veden ominaishöyrystymislämmön taulukkoarvoksi on määritetty 2 256 kJ/kg.