A energia térmica faz com que as partículas da matéria se movam mais rapidamente. Esse movimento aumentado faz com que a matéria se expanda e se torne menos densa. Por exemplo, quando a água é aquecida, as moléculas de água movem-se mais rapidamente e a água expande-se. É por isso que o gelo flutua na água.

A energia térmica também pode fazer com que a matéria mude de fase. Por exemplo, quando a água é aquecida a 100 graus Celsius (212 graus Fahrenheit), ela ferve e passa de líquida a gasosa. Isso ocorre porque as moléculas de água se movem tão rapidamente que se separam e formam um gás.

A energia térmica também pode causar a ocorrência de reações químicas. Por exemplo, quando a madeira é queimada, a energia térmica do fogo faz com que a madeira se decomponha em moléculas mais pequenas e liberte energia sob a forma de calor e luz.