La temperatura es directamente proporcional a la energía cinética promedio de las moléculas en una sustancia. Si el grado de movimiento de las moléculas dentro de un objeto se duplica, la temperatura también se duplicará.
La temperatura se usa como una medida del calor en un objeto al medir la cantidad de energía cinética en las moléculas que forman el objeto. Un objeto frío tendrá moléculas que se mueven muy poco. Cuando se suministra calor a un objeto frío, la energía de las moléculas en el objeto aumenta. Esto se debe a que el calor es una forma de energía que puede transferirse desde la fuente de calor a las moléculas y también puede cambiar su forma de calor a movimiento. Las moléculas que han ganado energía extra tendrán una mayor tendencia a moverse más que las moléculas que no han ganado energía extra. La energía del movimiento se llama energía cinética. Cuando las moléculas se mueven o vibran más, tienen una mayor energía cinética, y esto se registra como un aumento de la temperatura.
Aunque en la mayoría de las ocasiones, el suministro de calor a un objeto provoca un aumento de la temperatura, hay excepciones a esta regla. Cuando el calor suministrado provoca un cambio de fase en el objeto (fusión, ebullición, condensación o congelación), toda la energía térmica se utiliza para reorganizar las moléculas en la nueva fase. Durante el cambio de fase, el cambio en la energía cinética no produce un cambio en la temperatura.
