Mutlak sıcaklık, sıfırdan başlayan bir ölçek kullanılarak ölçülen sıcaklıktır; bu sıfır, doğadaki teorik olarak elde edilebilecek en soğuk sıcaklıktır. Fahrenheit ölçeğinden ve santigrattan veya santigrat ölçeğinden elde edilen iki ortak mutlak sıcaklık ölçeği vardır. İlki Rankine ölçeği, ikincisi Kelvin ölçeğidir. Hala sıradan amaçlar için kullanılmasına rağmen, hem Celsius hem de Fahrenheit skalaları, alt uç değerleri sıfırın altındayken, hesaplamalı bilimsel amaçlar için daha az istenir. Sıfır derece Rankine sıfır santigrat derece ile aynıdır.
Basitçe söylemek gerekirse, sıcaklık, bir nesnenin diğer nesnelere göre ne kadar sıcak veya ne kadar soğuk olduğunun bir göstergesidir. Sıcaklıklar mevsime ve duruma göre değişiklik gösterdiğinden, karşılaştırmaları mümkün kılmak için orta dereceli derecelendirmelerle tamamlanan bir ölçek geliştirilmiştir. Yararlı bir ölçek oluşturmak için iki sabit nokta gerekmektedir - küresel, değişmez bir standart. Standart sıcaklık ölçeklerinin dayandırılacağı mantıksal seçim sudur, çünkü bol, erişilebilirdir, belirli sıcaklıklarda durumu değiştirir ve kolayca saflaştırılabilir. Bununla birlikte, yukarıda bahsedildiği gibi, sıcaklık, ısı ile ilgilidir ve ısı, daha temel bir seviyede atomik ve moleküler hareket ile ilgilidir.
Enerji, elektron uyarımı, bir elektronun bir alçaktan daha yüksek bir yörünge durumuna transfer edilmesi gibi çeşitli yollarla atomlar ve moleküller tarafından absorbe edilebilir. Bununla birlikte, genel olarak, enerji emilir ve tüm atom veya molekülün hareketini arttırır. Bu enerji - "kinesis" veya harekete neden olan enerji - kinetik enerjidir. Kinetik enerjiyi ısıya bağlayan bir denklem var: E = 3/2 kT, burada E bir sistemin ortalama kinetik enerjisi, k Boltzmann sabiti ve T, Kelvin derece cinsinden mutlak sıcaklıktır. Bu hesaplamada, eğer mutlak sıcaklık sıfırsa, denklemin kinetik enerji veya hareket olmadığını gösterir.
Yukarıdaki klasik fizik denkleminin gösterdiği şey olmasa da, aslında bir derece enerji, sıfır derece mutlak sıcaklıkta hala mevcuttur. Kalan hareket, kuantum mekaniği ile tahmin edilir ve "sıfır nokta titreşim enerjisi" olarak adlandırılan belirli bir enerji türüyle ilişkilendirilir. Nicel olarak, bu enerji matematiksel olarak bir kuantum harmonik osilatör denkleminden ve Heisenberg Belirsizlik İlkesi bilgisiyle hesaplanabilir. Bu fiziğin prensibi, çok küçük parçacıkların hem konumunu hem de momentumunu bilmenin mümkün olmadığını, dolayısıyla eğer yer biliniyorsa, partikülün minik bir titreşimli bileşeni tutması gerektiğini belirtir.
