Ao estudarmos os processos físicos, vimos que quando estes ocorrem em sistemas fechados, a energia total do sistema se conserva. Estudamos também que, quando uma substância muda de fase, por exemplo, na fusão e na vaporização, a temperatura sempre permanece a mesma, ou seja, ela permanece constante, embora o sistema esteja recebendo calor. A fim de entendermos para onde vai essa energia, vamos fazer uma análise microscópica.
Caso observemos microscopicamente uma substância, veremos que cada partícula assume uma posição definida. Assim, podemos associar a cada partícula da substância uma energia potencial necessária para colocá-la naquela posição. Se quisermos mudar a posição internas das partículas, é necessário realizar algum tipo de trabalho sobre elas. Portanto, podemos associar uma energia potencial ao arranjo dos átomos e moléculas que compõem uma substância.
Assim sendo, sabemos que as moléculas e átomos tendem a vibrar com maior intensidade quando fornecemos calor para elas. Em consequência dessa maior agitação, há o aumento da temperatura, que na verdade é uma medida da energia cinética média das partículas. Embora a temperatura permaneça constante durante o processo de vaporização ou fusão, o arranjo das moléculas e dos átomos é totalmente modificado.
Assim, quando cedemos ou retiramos calor de uma substância, estamos variando a energia potencial. Portanto, a energia potencial de cada uma muda. A medida da energia gasta, por unidade de massa, é o calor latente de fusão ou vaporização. Quanto maior for o calor latente, maior será a vaporização da energia potencial em virtude da modificação no arranjo atômico ou molecular daquela substância.
Dessa forma, a energia total é conservada nos processos de transição de fase. A energia fornecida ou retirada é transformada em energia cinética (aumento da temperatura), ou em energia potencial (rearranjo interno dos átomos).