L'eau a une capacité calorifique élevée car une grande quantité d'énergie thermique est nécessaire pour rompre les liaisons hydrogène présentes dans une molécule d'eau. Parce que la majorité de l'énergie thermique est concentrée sur la rupture des liaisons hydrogène, la molécule d'eau elle-même se réchauffe après la rupture des liaisons.
Une fois que les liaisons hydrogène dans une molécule d'eau sont suffisamment chauffées pour se rompre, l'énergie thermique supplémentaire peut alors être transmise à la molécule d'eau elle-même. Cette énergie thermique supplémentaire fait alors vibrer la molécule d'eau, lui permettant de heurter les molécules d'eau voisines pour distribuer l'énergie thermique transmise par une source de chaleur. Cependant, le processus de distribution de l'énergie thermique est lent, car la molécule d'eau vibrante doit transmettre suffisamment d'énergie thermique pour rompre les liaisons hydrogène dans les molécules d'eau environnantes. Une fois la source de chaleur retirée de l'eau, celle-ci se refroidit, mais très lentement.
Tout comme une énergie importante est nécessaire pour rompre les liaisons hydrogène dans une molécule d'eau, une énergie importante est également nécessaire pour les reformer. Ce n'est que lorsque la molécule d'eau atteint une température suffisamment basse pour permettre aux liaisons hydrogène de se reformer que la molécule d'eau libère l'énergie thermique. Ce processus de réchauffement et de refroidissement explique pourquoi l'eau se réchauffe et se refroidit lentement.
