Absolut temperatur är den temperatur som mäts med en skala som börjar på noll, där noll är den kallaste teoretiskt uppnåbara temperaturen i naturen. Det finns två vanliga absoluta temperaturskalor härledda från Fahrenheit-skalan och Celsius- eller Celsiusskalan. Den förra är Rankine-skalan och den senare är Kelvin-skalan. Även om de fortfarande används för vanliga ändamål, är både Celsius- och Fahrenheit-skalorna, med deras lägre värde under noll, mindre önskvärda för beräkningsvetenskapliga ändamål. Noll graders Rankine är identisk med noll grader Celsius.
Enkelt uttryckt är temperaturen en indikator på hur varmt eller kallt ett föremål är i förhållande till andra föremål. Eftersom temperaturerna varierar beroende på årstid och situation utvecklades en skala komplett med mellanliggande graderingar för att möjliggöra jämförelser. Två fasta punkter behövs för att skapa en användbar skala – en global, oföränderlig standard. Det logiska valet att basera standardtemperaturskalorna på var vatten, eftersom det är rikligt, tillgängligt, ändrar tillstånd vid vissa temperaturer och lätt kan renas. Som nämnts ovan är dock temperatur relaterad till värme, och värme relaterar på en mer grundläggande nivå till atomär och molekylär rörelse.
Energi kan absorberas av atomer och molekyler på en mängd olika sätt, såsom genom elektronexcitation, överföring av en elektron från ett lägre till ett högre orbitalt tillstånd. I allmänhet absorberas dock energi och ökar hela atomens eller molekylens rörelse. Den energin – energin som leder till ”kinesis” eller rörelse – är kinetisk energi. Det finns en ekvation som binder kinetisk energi till värme: E = 3/2 kT, där E är den genomsnittliga kinetiska energin för ett system, k är Boltzmann-konstanten och T är den absoluta temperaturen i grader Kelvin. Observera att i denna beräkning, om den absoluta temperaturen är noll, indikerar ekvationen att det inte finns någon kinetisk energi eller rörelse alls.
En sorts energi existerar faktiskt fortfarande vid noll graders absolut temperatur, även om det inte är vad den klassiska fysikekvationen ovan indikerar. Kvarvarande rörelse förutsägs av kvantmekaniken och är associerad med en specifik typ av energi som kallas ”nollpunktsvibrationsenergin.” Kvantitativt kan denna energi beräknas matematiskt från ekvationen för en kvantharmonisk oscillator och med kunskap om Heisenbergs osäkerhetsprincip. Den fysikens princip dikterar att det inte är möjligt att veta både positionen och rörelsemängden för mycket små partiklar, så om platsen är känd måste partikeln behålla en mycket liten vibrationskomponent.