As partículas de um sólido permanecem bem juntas através de forças atrativas e vibram em posições fixas sem perturbarem a malha. A adição de calor leva a que à energia térmica das partículas aumente, e elas vibrem mais rapidamente. As partículas movem-se sobre e reordenam-se por superação parcial das forças intermoleculares.

Posteriormente, a malha colapsa, e os sólidos derretem. Esta transição do sólido para o líquido é chamado de derretimento ou fusão, e a temperatura em que ocorre é chamada de ponto de derretimento ou ponto de fusão. A alteração na entalpia que é necessária para derreter completamente 1 mol de um sólido no seu ponto de fusão é chamada de o seu calor molar de fusão ou a sua entalpia molar de fusão.

Uma vez que o derretimento quase sempre requer energia, é um processo endotérmico com um valor de entalpia positivo com algumas exceções. Por exemplo, quando um mol de gelo absorve 6, 02 kilojoules da energia térmica do seu meio envolvente, a sua temperatura aumenta. Quando a temperatura atinge 0 graus Celsius, começa a derreter.

Para qualquer substância, o calor da fusão é mais baixo do que o calor de vaporização. Por exemplo, enquanto o derretimento de um mol de gelo requer apenas 6.02 kilojoules de energia, vaporizar um mol de água requer 40, 8 kilojoules de energia. Isto porque a vaporização envolve uma completa separação de moléculas ao libertarem-se de quase todas as forças intermoleculares.

Em comparação, o derretimento envolve apenas parcialmente superar as forças atrativas enquanto as moléculas continuam em estreito contato. O reverso da fusão, ou seja, a transição do líquido para sólido, é chamado de congelação ou solidificação. Quando na fase líquida as moléculas perdem energia, o seu movimento térmico decresce e as moléculas ficam suficientemente perto de restabelecer as forças intermoleculares.

Eventualmente, o líquido converte-se na sua forma sólida. O congelamento é um processo exotérmico, e o seu valor de entalpia é negativo com algumas exceções. As substâncias normalmente congelam aproximadamente à mesma temperatura em que derretem.

Embora a entalpia do congelamento seja negativa, a sua magnitude é a mesma como a entalpia de fusão. Quando uma substância é mantida no seu ponto de fusão ou de congelamento, as fases sólida e líquida coexistem.