Die Temperatur ist eine physikalische Eigenschaft eines Systems, der die allgemeinen Begriffe „heiß“ und „kalt“ zugeordnet werden. Ein Körper mit der höheren Temperatur wird als wärmer bezeichnet. Allgemein gesehen ist die Temperatur die Eigenschaft, die den Transfer von Energie in Form von Wärme zwischen zwei Systemen regelt. Haben zwei Körper in Wärmekontakt unterschiedliche Temperaturen, wird Energie vom wärmeren Körper zum kälteren solange übertragen, bis Temperaturgleichheit herrscht. Es gibt drei Möglichkeiten dieser Wärmeübertragung: Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung.
Die Temperatur ist eine Zustandsgröße. Sie ist ein Maß für den durchschnittlichen ungerichteten (zufälligen) Bewegungsenergieanteil (kinetische Energie) einer Ansammlung von Teilchen oder Objekten festgelegt. In üblicher Verwendung sind die Teilchen Luftmoleküle bzw. die Moleküle oder Atome eines Gases, einer Flüssigkeit oder eines Festkörpers. Zwei unterschiedliche Gase haben dann die selbe Temperatur, wenn das Produkt aus Molekulargewicht des jeweiligen Gases und dem Quadrat der mittleren ungerichteten Geschwindigkeit gleich groß ist. Die Temperatur (z. B. in Kelvin) ist diesem Produkt proportional.
In der statistischen Mechanik steht die Temperatur mit der Energie pro Freiheitsgrad in Zusammenhang. Im idealen Gas aus einatomigen Molekülen sind das 3 Translationsfreiheitsgrade pro Molekül. Zwei unterschiedliche ideale einatomige Gase haben dann die selbe Temperatur, wenn das Produkt aus Molekulargewicht des jeweiligen Gases und dem Quadrat der mittleren ungerichteten Geschwindigkeit gleich groß ist. Die Temperatur (z.B. in Kelvin) ist diesem Produkt proportional. Haben zwei Körper unterschiedliche Temperaturen, wird Energie vom wärmeren Körper an den kälteren solange übertragen, bis Temperaturgleichheit herrscht.
Im thermischen Gleichgewicht nimmt jeder Freiheitsgrad der Materie (Bewegung, potentielle Energie, Schwingungen, elektronische Anregungen etc.) eine der Temperatur entsprechende Menge an Energie auf. Wieviel genau muss aus der kanonischen Verteilung (Boltzmannfaktor) berechnet werden und ist durch das Verhältnis von Energie zu Temperatur mal Boltzmannkonstante bestimmt. Bei der kontinuierlichen (klassischen) kinetischen Energie ist es genau kT/2. Die Boltzmannkonstante k ergibt einen Zusammenhang zwischen Energie und Temperatur, welcher 11.606,7 Kelvin pro Elektronenvolt ist; bei Raumtemperatur (300 Kelvin) gibt das 0,0258472 eV. Die durchschnittliche kinetische Energie der Teilchen ist unabhängig von der Teilchenmasse (die schweren Teilchen sind langsamer, man stelle sich den Stoß vor).
Diese thermische Energie ist nur ein Durchschnittswert. Die Verteilung der Geschwindigkeiten bei einem Gas im thermischen Gleichgewicht wird durch die Maxwell-Boltzmann-Verteilung, Boltzmannverteilung angegeben.