Lämmön lämpöenergia on mittaus tietyn kohteen lämmöstä tulevan energian määrästä. Tämän käsitteen ymmärtämiseksi on tärkeää ymmärtää, että lämpö itsessään on energian muoto. Lämpöenergia lisää atomien liikettä tietyn aineen sisällä, mikä puolestaan lämmittää sen ja aiheuttaa muita vaikutuksia, kuten lisääntyneen reaktiivisuuden laajentumisen. Termi “lämmön lämpöenergia” tarkoittaa olennaisesti samaa kuin lämpöenergia tai lämpöenergia, ja termodynamiikan tutkimuksessa tarkastellaan lämmön ominaisuuksia ja sen käyttäytymistä.
Atomitasolla lämmöllä on syvällinen vaikutus. Jos kattila kylmää vettä asetetaan keittotason päälle, kattilan alla olevan liekin aiheuttama lämpö nostaa pannun lämpötilaa ja nostaa veden lämpötilaa. Veden lämpötilan noustessa veden muodostavat atomit alkavat liikkua nopeammin ja lopulta kirjaimellisesti hyppäävät ulos nesteestä höyrynä. Kun vesi kiehuu, atomit ovat saaneet tarpeeksi lämpöä lämpöenergiaa kirjaimellisesti paeta nesteestä ja muuttua kaasuksi. Kiinteissä aineissa lämpö saa atomit värähtelemään, mikä puolestaan saa ne laajentumaan ja tekemään tilaa heiluville atomeille.
Atomien väliset törmäykset ovat pohjimmiltaan useimpien kemiallisten reaktioiden syy, ja monet tutkijat uskovat näiden törmäysten johtaneen maan olemassaoloon. Atomien liikkumisnopeus lisää törmäysten todennäköisyyttä, lähinnä kuin kahden auton törmäyksen mahdollisuus on suurempi kuin kahden etanan käveleminen toisiinsa. Lämpöenergian tiedetään lisäävän atomien liikkumisnopeutta, mikä tarkoittaa, että se lisää myös kemiallisten reaktioiden nopeutta. Tämä tarkoittaa sitä, että jos henkilö haluaa liuottaa jotain, kuten varastokuutiota, liuoksen, johon se liuotetaan, lämmön lisääminen lisää liukenemisnopeutta. Lämpöenergia siirtyy atomeihin, mikä tekee niistä todennäköisempiä reagoimaan.
Yleisesti ottaen lämmön lämpöenergia liikkuu kahden järjestelmän lämpötilaerojen seurauksena. Kiehuvaa vettä koskevassa esimerkissä tulen lämpö siirtyy kattilaan ja veteen, koska ne ovat liekkiä kylmempiä. Jos kahden erillisen järjestelmän lämpö olisi yhtä suuri, energiansiirtoa ei tapahtuisi. Yhden suljetun järjestelmän sisällä termodynamiikan toinen laki sanoo, että kaikki asiat pyrkivät entropiaan tai häiriöön. Tämä tarkoittaa sitä, että jääpalan pudottaminen kuumaan kahvikuppiin aiheuttaa jääpalan kylmyyden ja kupin lämmön sekoittumisen yhteen ja muodostaa lämpimän seoksen.