Ein System enthält eine gewisse Energiemenge, die man innere Energie nennt. Mikroskopisch betrachtet ist diese Energie auf die Teilchen des Systems verteilt und äußert sich in deren Bewegung, Schwingungszustand, potentieller Energie, usw.. Da die Teilchen untereinander in Wechselwirkung stehen (Gasteile stoßen gegeneinander, die Atome eines Festkörpers üben Kräfte auf ihre Nachbarn aus, usw.) bildet sich eine Gleichgewichtsverteilung heraus, die vor allem durch die Temperatur gegeben ist: Am absoluten Nullpunkt nehmen alle Teilchen den energetisch niedrigsten Zustand ein. Bei höheren Temperaturen wechseln sie auch in energetisch höhere Niveaus, und zwar umso häufiger, je höher die Temperatur ist.