L'energia associata al movimento casuale delle molecole o degli atomi all'interno di una sostanza è chiamata energia termica o energia interna. È una misura dell'energia cinetica microscopica delle particelle che compongono il materiale. L'energia termica è direttamente proporzionale alla temperatura della sostanza e aumenta all'aumentare della temperatura. Quando si aggiunge calore a un sistema, la sua energia termica aumenta, facendo sì che le particelle si muovano più velocemente e entrino in collisione tra loro e con le pareti del contenitore più frequentemente. Al contrario, quando il calore viene rimosso, l’energia termica diminuisce e le particelle rallentano.