Temperatura e escalas
Temperatura mede o grau de agitação das partículas. As três escalas se relacionam por $\frac{T_C}{5}=\frac{T_F-32}{9}=\frac{T_K-273}{5}$. Para variações, a conta é outra: $\Delta T_C=\Delta T_K$ e $\Delta T_F=1{,}8\,\Delta T_C$. O zero absoluto ($0$ K $=-273\,{}^\circ\text{C}$) é a menor temperatura possível.
Dilatação térmica
Aquecidos, os corpos aumentam de tamanho na proporção da variação de temperatura: $\Delta L=L_0\,\alpha\,\Delta T$ (linear), $\Delta A=A_0\,\beta\,\Delta T$ com $\beta=2\alpha$ (superficial) e $\Delta V=V_0\,\gamma\,\Delta T$ com $\gamma=3\alpha$ (volumétrica). Um furo numa chapa dilata como se fosse feito do próprio material. A água é exceção entre $0$ e $4\,{}^\circ\text{C}$: nessa faixa ela se contrai ao ser aquecida.
Calor sensível
Enquanto a temperatura muda, o calor é sensível: $Q=m\,c\,\Delta T$. O calor específico $c$ diz quanto calor cada grama precisa para subir $1\,{}^\circ\text{C}$; a água tem um dos maiores, $c=1\,\text{cal/g}\,{}^\circ\text{C}\approx4{,}2\,\text{J/g}\,{}^\circ\text{C}$, por isso esquenta e esfria devagar. O produto $C=m\,c$ é a capacidade térmica do corpo.
Calor latente e curva de aquecimento
Durante uma mudança de fase a temperatura fica parada e o calor é latente: $Q=m\,L$. Para a água, $L_F=80\,\text{cal/g}$ (fusão) e $L_V=540\,\text{cal/g}$ (vaporização). Fusão e vaporização absorvem calor; solidificação e condensação liberam a mesma quantidade. Na curva de aquecimento (temperatura × calor recebido), os trechos inclinados são calor sensível e os patamares são calor latente.
Trocas de calor e equilíbrio térmico
Num calorímetro ideal (sistema isolado), todo o calor que um corpo cede, outro recebe: $Q_1+Q_2+\dots=0$, com $Q>0$ para quem recebe e $Q<0$ para quem cede. As trocas param quando todos atingem a mesma temperatura, a temperatura de equilíbrio. Misturando porções da mesma substância, sem mudança de fase, ela é a média ponderada pelas massas: $T_{eq}=\frac{m_1T_1+m_2T_2}{m_1+m_2}$.
Propagação do calor
São três caminhos. A condução passa de partícula em partícula, por contato, e é forte nos metais. A convecção só existe em fluidos: a parte aquecida fica menos densa e sobe, a fria desce. A irradiação é feita por ondas eletromagnéticas e é a única que atravessa o vácuo; é assim que o calor do Sol chega até nós.