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Die Temperatur ist ein Maß für die durchschnittliche Bewegungsenergie von Teilchen, während Wärme die Energie bezeichnet, die aufgrund von Temperaturunterschieden zwischen Systemen übertragen wird.
Die Temperatur ist eine intensive Zustandsgröße, die die mittlere kinetische Energie (Bewegungsenergie) der Teilchen in einem Stoff beschreibt. Man kann sie sich bildlich als die 'Heftigkeit' der ungeordneten Teilchenbewegung vorstellen: Je schneller die Atome oder Moleküle schwingen oder flitzen, desto höher ist die gemessene Temperatur.
Die Innere Energie (U) hingegen ist die Summe aller im System enthaltenen mikroskopischen Energien. Dazu zählen sowohl die kinetische Energie (Temperatur-Anteil) als auch die potentielle Energie, die durch Bindungen und Wechselwirkungen zwischen den Teilchen entsteht. Die Innere Energie ist das 'Energiekonto' eines Systems.
Wärme (Q) ist im Gegensatz dazu eine Prozessgröße. Sie beschreibt die Energie, die allein aufgrund eines Temperaturunterschieds von einem System auf ein anderes übertragen wird. Ein Körper 'besitzt' also keine Wärme, sondern er besitzt Innere Energie, die als Wärme abgegeben werden kann.
Zur Veranschaulichung dient die Wasser-Analogie: Die Temperatur entspricht dem Wasserstand (Potenzial), während die Wärme der fließenden Wassermenge (Übertragung) entspricht. Die Innere Energie wäre die gesamte Wassermenge, die sich in einem Behälter befindet.
Die Kelvin-Skala ist die absolute Temperaturskala der Physik. Ihr Nullpunkt, der absolute Nullpunkt (0 K, was -273,15 °C entspricht), markiert den Zustand minimaler Teilchenbewegung. Da Kelvin eine absolute Skala ist, gibt es keine negativen Werte.
Die Innere Energie eines Systems kann auf zwei Arten verändert werden: durch die Zufuhr oder Abfuhr von Wärme (Q) oder durch das Verrichten von mechanischer Arbeit (W). Dies bildet die Grundlage für den ersten Hauptsatz der Thermodynamik.
Wenn zwei Systeme mit unterschiedlichen Temperaturen in Kontakt treten, fließt Energie so lange in Form von Wärme, bis beide die gleiche Temperatur aufweisen. Diesen Endzustand ohne weiteren Netto-Energiefluss nennt man thermisches Gleichgewicht.
