Temperatura e energia térmica são conceitos intimamente relacionados no campo da termodinâmica. Temperatura refere-se à medida da energia cinética média das partículas em uma substância, enquanto energia térmica refere-se à energia cinética total de todas as partículas em uma substância. A relação entre temperatura e energia térmica pode ser compreendida através do conceito de transferência de calor. Quando dois objetos com temperaturas diferentes entram em contato, o calor flui do objeto com temperatura mais alta para o objeto com temperatura mais baixa. Essa transferência de calor ocorre até que ambos os objetos atinjam o equilíbrio térmico, onde suas temperaturas são iguais. A quantidade de calor transferida entre dois objetos depende da diferença de temperatura entre eles e da energia térmica dos objetos. Quanto maior a diferença de temperatura, maior será a transferência de calor. Da mesma forma, quanto maior a energia térmica de um objeto, maior será sua temperatura. É importante notar que temperatura e energia térmica não são a mesma coisa. Enquanto a temperatura mede a energia cinética média das partículas, a energia térmica mede a energia cinética total. Por exemplo, uma xícara de água fervente e uma piscina cheia de água morna podem ter a mesma temperatura, mas a piscina contém uma quantidade significativamente maior de energia térmica devido ao seu maior volume.