一、分子动能
分子永不停息地做无规则运动，与一切运动着的物体相似，这种热运动赋予了分子动能。在热现象的研究中，人们更关注大量分子集体展现的热学特性，关键的动能并非单个分子的动能大小，而是所有分子动能的平均值，即分子热运动的平均动能。随着温度的升高，分子热运动加剧，分子热运动的平均动能也随之增大。可得出结论：物体温度升高时，分子热运动的平均动能增加。这为我们揭示了温度的微观表现。
二、分子势能
分子势能源于分子间的相互作用力。当分子间的距离变化时，这种作用力会对物体做功，进而改变分子势能。设定两个分子在极远的距离上，此时他们几乎无相互作用，其分子势能为零。随后，让其中一个分子逐渐靠近另一个静止的分子，通过这一过程我们可以看到分子间作用力的变化以及对应的分子势能的变化。在靠近过程中，分子间距离r大于平衡距离r₀时，分子间作用力表现为引力，此时分子势能减小；当越过平衡位置后，分子间的作用力变为斥力，此时分子势能增大。由此可见，分子势能的大小主要由分子的相对位置决定。另外值得一提的是理想气体因为存在一种假设，即除碰撞时刻外忽略分子间作用力且碰撞时间极短，因此不考虑其分子势能。而一般气体因为分子间距离较大，其分子势能可以忽略不计。
三、物体的内能
内能是指物体所有分子的热运动动能与分子势能的总和。由于分子热运动的平均动能与温度有关，而分子势能与物体的体积有关，因此物体的温度和体积变化时其内能也会随之改变。值得注意的是，组成物体的分子虽然在做无规则的热运动具有热运动动能是内能的一部分但同时物体也可能做整体的运动拥有动能这是机械能的一部分而后者由物体的机械运动决定不对物体的内能产生影响另外需要指出分子运动并非机械运动这两者有着明显的区别。