I polimeri che non sono strutturati come cristalli a livello molecolare cambiano stato con la temperatura in modo diverso rispetto alle sostanze cristalline. La temperatura di transizione vetrosa è il punto in cui il polimero subisce un cambiamento di stato. I materiali al di sopra di questa temperatura sono generalmente più flessibili e quelli a temperature più fredde sono fragili perché le molecole non possono piegarsi o spostarsi facilmente in luoghi diversi. La transizione vetrosa si vede solo nei solidi che non hanno molecole disposte in cristalli; questi sono chiamati amorfi e includono vetro, gel e film sottili.
A seconda del materiale, il punto di transizione vetrosa si verifica a una temperatura diversa, che è correlata alla sua capacità termica. Alcuni materiali come la gomma hanno molecole sia cristalline che amorfe. Le temperature per ciascuno in un oggetto possono essere diverse. Le strutture a base di cristalli fondono a una certa temperatura, ma le strutture con entrambi i tipi di molecole tendono a fluire per lunghi periodi di tempo. I componenti amorfi possono essere forti a una temperatura, mentre le molecole cristalline possono trovarsi allo stato fuso se hanno già subito una transizione di fase.
La transizione vetrosa è diversa dalla fusione effettiva, perché non c’è calore latente per assorbire gli aumenti di temperatura. A differenza di una sostanza che si scioglie, un polimero di transizione continuerà a riscaldarsi quando viene superata la temperatura di transizione. La capacità termica del polimero aumenta comunque, quindi il processo che subisce è chiamato transizione del secondo ordine. Le strutture cristalline invece assorbono calore, e non aumentano di temperatura, mentre si stanno sciogliendo.
Se dovesse essere piegato fisicamente, un oggetto si fletterebbe come un pezzo di gomma quando si trova al di sotto del punto di transizione vetrosa. Potrebbe anche rimanere solido se i legami molecolari sono abbastanza forti da resistere alla forza. Gli oggetti con molecole non così forti si rompono o si frantumano al di sotto della temperatura di transizione vetrosa. I cruscotti delle auto in plastica così come i pallidi in plastica spesso reagiscono in modo simile ai cambiamenti di temperatura.
I materiali amorfi richiedono una certa quantità di energia termica per modificare la loro struttura molecolare. La transizione vetrosa dipende dall’energia necessaria per modificare lo stato di un particolare materiale. Il fenomeno è diverso dallo scioglimento anche perché non è così evidente. I materiali spesso non mostrano le proprietà associate dopo la transizione vetrosa a meno che non venga loro applicata una forza. La fusione, tuttavia, è visivamente apparente e ha un effetto più drammatico, come quando un cubetto di ghiaccio cristallino si scioglie in acqua che scorre facilmente su una superficie.