Termisk energi refererer til den energi, der er indeholdt i et system og som er ansvarlig for dets temperatur. Varme er strømmen af termisk energi. En hel gren af fysik, termodynamik, beskæftiger sig med, hvordan varme overføres mellem forskellige systemer, og hvordan arbejde udføres i processen (se termodynamikkens 1. lov).

I forbindelse med mekanikopgaver er vi normalt interesseret i den rolle, termiske energi spiller i at sikre bevarelse af energi. Næsten enhver overførsel af energ i et fysisk system i den virkelige verden, sker med en effektivit mindre end 100% og resulterer i dannelsen af termisk energi. Denne energi er normalt i form af lav niveau termisk energi. Her betyder lavt niveau, at den temperatur, der er forbundet med den termiske energi, er tæt på omgivelsernes temperatur. Da det kun er muligt at udvinde arbejde, når der er en temperaturforskel, betragtes lav niveau termisk energi som 'sidste stop på vejen' af energioverførsel og energien er »tabt til omgivelserne«.

I figuren nedenfor skubber en mand en kasse hen over et ru gulv med en konstant hastighed. Da friktionskraften er ikke-konservativ, bevares arbejdet ikke som potentiel energi. Alt det arbejde, der udføres af friktionskraften, resulterer i en overførsel af energi til termisk energi i kasse-gulv-systemet. Denne termiske energi strømmer som varme gennem kassen og gulvet og hæver i sidste ende temperaturen i begge disse objekter.

Man kan bestemme ændringen i den samlede termiske energi $\mathrm{\Delta }{E}_T$‍ af kasse-gulv-systemet ved at finde det samlede arbejde udført af friktion, når personen skubber kassen. Da kassen bevæger sig med konstant hastighed er friktionskraften og den påførte kraft lige stor. Det arbejde, der udføres af begge disse kræfter, er derfor også lige store.

Definitionen af arbejde udført af en kraft parallelt med bevægelsen af et objekt, der bevæger sig over en afstand $d$‍, er:

Hvis koefficienten for friktion er ${\mu }_k$‍, kan ligningen omskrives til:

Øvelse 1a: Antag at personen, der er vist i figur 1, skubber kassen med en konstant hastighed. Kassen har en masse på $100\mathrm{kg}$‍ og bevæger sig over en afstand på $100\mathrm{m}$‍. Koefficienten for friktion mellem kassen og gulvet er ${\mu }_k=0,3$‍. Hvor meget termisk energi vil blive overført til kasse-gulv-systemet?

Øvelse 1b: Når personen skubber på kassen, er han afhængig af friktion mellem sålerne på sine sko og gulvet. Er der nogen ændring i den termiske energi af skonen, når kassen skubbes?

Kraften fra væskemodstand på et bevægeligt objekt, på grund af væsker såsom luft eller vand, er et andet eksempel på en ikke-konservativ kraft.

Når et objekt bevæger sig gennem en væske, overføres impuls og væsken sættes i bevægelse. Hvis objektet stoppede bevægelsen, ville der stadig være noget bevægelse i væsken. Dette ville dø hen efter et stykke tid. Hvad der sker her er, at den koordinerede bevægelse af væsken med tiden fordeles som mange små tilfældige bevægelser af molekylerne i væsken. Disse bevægelser repræsenterer en øget termisk energi i systemet.

Figur 2 viser et system, hvor en aksel er hænger ned i en termisk isoleret vandtank. To padler er fastgjort til akslen, som drejer om sin akse. I dette system vil alt arbejde, der bruges til at rotere akslen, resultere i en overførsel af kinetisk energi til vandet. Hvis drivkraften fjernes fra akslen, , vil der stadig være en vis restbevægelse efter et stykke tid. Men bevægelserne vil forsvinde og resultere i en stigning i den termiske energi af vandet.

Interessant nok blev et system svarende til det vist i figur 2 brugt af James Prescott Joule (1818 – 1889), for hvem SI-enheden for energi er navngivet. Ved hjælp af et skovlhjul nedsænket i en tank med hvalolie og drevet af faldende vægte, var han i stand til at bestemme forholdet mellem mekanisk energi og varme. Dette førte til loven om bevarelse af energi og termodynamikkens 1. lov.

Øvelse 2a: Antag, at skovlhjulet, afbildet i figur 2, drejes af en elektrisk motor, som producerer en effekt på 10 W i 30 minutter. Hvor meget termisk energi overføres til vandet?

Øvelse 2b (udvidelse): Hvis tanken til at begynde med indeholder $1\mathrm{L}$‍ vand ved ${10}^{\circ }\mathrm{C}$‍, hvad er vandtemperaturen efter motoren er stoppet og vandet holder op med at skvulpe?