Energia térmica é uma forma de energia que está diretamente associada à temperatura absoluta de um sistema, e corresponde classicamente à soma das energias cinéticas microscópicas e que suas partículas constituintes possuem em virtude de seus movimentos de translaçao,vibracão ou rotaçâo. Assume-se um referêncial sob o centro de massa do sistema. Em sistemas onde há radiação térmica confinada, a energia de tal radiação também integra a energia térmica. A energia térmica de um corpo macroscópico corresponde assim à soma das energias cinéticas de seus constituintes microscópicos e das energias atreladas às partículas de radiação (fótons térmicos) por ele confinadas. À transferência de energia, impelida por uma diferença de temperaturas, de um sistema termodinâmico a outro, dá-se o nome declor de calor
Energia térmica também designa, segundo alguns autores, não a energia cinética total atrelada às partículas de um sistema mas sim a energia cinética média de cada uma das partículas do sistema. Tais autores reservam então a expressão energia calorífica para se referirem à soma das energias cinéticas das partículas . Tal estrutura de definições, que certamente coloca o conceito de energia térmica bem mais próximo embora não exatamente atrelado ao conceito de temperatura, embora usada, é contudo desencorajada. Em nível termodinâmico e em escala atômico-molecular - sobretudo em sistemas mistos integrados por partículas de naturezas diversas - e mesmo para a definição estatística de temperatura, o que é relevante é a energia cinética média por cada grau de liberdade das partículas, e não a energia cinética média de cada uma das partículas em si. Embora a interconexão em sistemas puros seja evidente, em sistemas mistos a assim definida energia térmica certamente será diferente para partículas com naturezas e números de graus de liberdade distintos - mesmo o sistema que as encerra encontrando-se como um todo em equilibrio térmico e à mesma temperatura.
Embora autores de livros bem difundidos e reconhecidos optem quase sempre, quando necessário, por empregar explicitamente o termo "energia cinética média" em detrimento da expressão com acepção acima, reservando à expressão "energia térmica" a acepção correta inicialmente apresentada, cabe geralmente ao leitor identificar qual das acepções encontra-se em uso por um dado autor a fim de acompanhar o raciocínio em curso, não sendo difícil fazê-lo.
