Mikroskopisch bedeutet die Temperatur eine meist ausgeglichene Verteilung seiner thermischen Energie auf die elementaren Bewegungsfreiheitsgrade oder Energiezustände eines Systems. Im idealen Gas ist die gesamte thermische Energie durch die kinetische Energie der ungeordneten Bewegung seiner Teilchen mit verschiedenen Richtungen und Geschwindigkeiten gegeben. Die absolute Temperatur steht dabei für die Durchschnittsenergie der Teilchen pro Freiheitsgrad und ist zu ihr exakt proportional. Seit der Proportionalitätsfaktor durch Festlegung der Boltzmann-Konstante im Jahr 2019 einen exakten numerischen Wert erhalten hat, ist die Einheit der absoluten Temperatur (Kelvin) an die Einheit der Energie (Joule) gekoppelt.