L'énergie associée au mouvement aléatoire des molécules ou des atomes au sein d'une substance est appelée énergie thermique ou énergie interne. C'est une mesure de l'énergie cinétique microscopique des particules qui composent le matériau. L'énergie thermique est directement proportionnelle à la température de la substance et augmente à mesure que la température augmente. Lorsque de la chaleur est ajoutée à un système, son énergie thermique augmente, ce qui entraîne un déplacement plus rapide des particules et des collisions plus fréquentes entre elles et contre les parois du conteneur. À l’inverse, lorsque la chaleur est évacuée, l’énergie thermique diminue et les particules ralentissent.