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Può destare sorpresa sapere che esistono situazioni in cui la fornitura o sottrazione di energia termica o calore, non determina una variazione della temperatura. Se si porta a ebollizione dell' acqua in un recipiente la temperatura non sale oltre i 100 °C, indipendentemente dalla quantità di calore fornito. Il calore assorbito dall' acqua è il calore latente, che viene speso per trasformare l' acqua in vapore ed è pertanto immagazzinato come energia nel vapore stesso. Analogamente, se si riscalda un miscuglio di ghiaccio e acqua, la temperatura non varia fino a quando il processo di fusione del ghiaccio non è completo. Il calore latente assorbito in questo caso serve a vincere le forze che tengono unite le particelle di ghiaccio. La quantità di calore richiesta per produrre la transizione di fase per unità di massa di sostanza è detta calore latente.
Vi sono quindi calori latenti di fusione (si riferisce al cambiamento tra stato solido e liquido), di vaporizzazione (si riferisce al cambiamento tra stato liquido e gassoso) e di sublimazione (si riferisce al cambiamento tra stato solido e gassoso).
Dal seguente diagramma si può vedere come nel caso dell' acqua durante le transizioni di stato la temperatura rimane costate nonostante il calore fornito aumenti.
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