Temperatura este direct proporțională cu energia cinetică medie a moleculelor dintr-o substanță. Dacă gradul de mișcare al moleculelor din interiorul unui obiect se dublează, temperatura se va dubla.
Temperatura este folosită ca măsură pentru căldura unui obiect prin măsurarea cantității de energie cinetică în moleculele care alcătuiesc obiectul. Un obiect rece va avea molecule care se deplasează foarte puțin. Atunci când se furnizează căldură unui obiect rece, energia moleculelor din obiect crește. Acest lucru se datorează faptului că căldura este o formă de energie care poate fi transferată de la sursa de căldură către molecule și poate de asemenea să își schimbe forma de la căldură la mișcare. Moleculele care au câștigat o cantitate suplimentară de energie vor avea o tendință mai mare să se miște mai mult decât moleculele care nu au câștigat energia suplimentară. Energia mișcării se numește energie cinetică. Când moleculele se mișcă sau vibrează mai mult, ele au o energie cinetică mai ridicată, iar aceasta se înregistrează ca o creștere a temperaturii.
În timp ce, în majoritatea cazurilor, furnizarea de căldură unui obiect duce la o creștere a temperaturii, există excepții de la această regulă. Când energia furnizată de căldură provoacă o schimbare de fază a obiectului (topirea, fierberea, condensarea sau înghețarea), toată energia termică este utilizată pentru rearanjarea moleculelor în noua fază. În timpul schimbării de fază, schimbarea energiei cinetice nu are ca rezultat o modificare a temperaturii.
