Sự khác biệt giữa nhiệt độ và nhiệt năng là nhiệt độ đo tốc độ động học trung bình của các phân tử và nhiệt năng là tổng động năng của tất cả các hạt trong một chất nhất định. Nói cách khác, nhiệt độ đo tốc độ tốc độ trung bình của chuyển động, và nhiệt năng đo khối lượng của một chất. Cả nhiệt độ và nhiệt năng đều được tạo ra bởi sự chuyển động của các hạt.
Khi nhiệt độ tăng, tốc độ của các hạt cũng tăng. Ở nhiệt độ cao, các hạt chuyển động nhanh hơn và xa nhau hơn. Khi nhiệt độ thấp, các hạt chuyển động chậm và ở gần nhau.
Mặt khác, nhiệt năng phụ thuộc vào sự dẫn truyền và quy ước. Sự dẫn điện là sự truyền năng lượng từ phân tử này sang phân tử khác khi một chất bị đốt nóng. Đối lưu xảy ra khi năng lượng được truyền trong khi khối lượng của một chất chuyển động. Về cơ bản, dẫn truyền và đối lưu tạo ra chuyển động; Chuyển động của các hạt trong một chất càng nhiều thì càng tạo ra nhiều thế năng nhiệt.
Một ví dụ về cách hoạt động của nhiệt độ và nhiệt năng là cách mặt trời làm nóng không khí nằm trên bề mặt trái đất. Khi không khí trở nên ấm hơn, nhiệt được truyền giữa các phân tử và động năng được tạo ra tạo ra nhiệt năng. Khi các phân tử chuyển động nhanh hơn để truyền nhiệt, nhiệt độ cũng tăng lên.