A energia associada ao movimento aleatório de moléculas ou átomos dentro de uma substância é chamada de energia térmica ou energia interna. É uma medida da energia cinética microscópica das partículas que constituem o material. A energia térmica é diretamente proporcional à temperatura da substância e aumenta à medida que a temperatura aumenta. Quando calor é adicionado a um sistema, sua energia térmica aumenta, fazendo com que as partículas se movam mais rapidamente e colidam entre si e com as paredes do recipiente com mais frequência. Por outro lado, quando o calor é removido, a energia térmica diminui e as partículas ficam mais lentas.