A hő és a hőmérséklet modern fogalma XIX. századi tudományos eredményekhez kapcsolódik. Az anyagokat felépítő atomok vagy molekulák mozgási energiája, rezgései határozzák meg az anyagrészek, szilárd anyagok esetében a testek hőenergiáját. Ha egy testnek hőenergiát adunk át, akkor magasabb lesz a hőmérséklete, vagy megváltozik a szerkezete, állapota. Egyszerűen szólva, a hőmérséklet egy test melegségének fokát adja meg. A hőenergia hővezetés, hőáramlás vagy hősugárzás útján adódik át, a hőmérséklet a hőátadás potenciálját adja meg. A hőenergiával kapcsolatos ismeretekkel a termodinamika tudománya foglalkozik [5.4]. A mérésekkel kapcsolatban a termodinamika II. főtétele igen fontos. Eszerint a termikus kölcsönhatások során létrejött valóságos folyamatok mindig irreverzibilisek (megfordíthatatlanok). Másként megfogalmazva: a hőmérséklet mindig kiegyenlítődik, tehát külső beavatkozás nélkül nem kerülhet hő egy alacsonyabb hőmérsékletű helyről egy magasabb hőmérsékletű helyre. A hőenergiaátadási-folyamat végén termikus egyensúly alakul ki, a résztvevő objektumok hőmérséklete azonos lesz. Hőenergiaátadási-folyamat játszódik le akkor, ha a mérendő objektumot érintkezésbe hozzuk a hőmérséklet-érzékelő eszközzel. A folyamat végén a mérőeszköz megadja az objektum hőmérsékletét. A leírt, ideális, egyszerű modell azonban számos feltételezést rejt magában. A gyakorlatban, a valós világban ezek csak korlátozottan teljesülnek, és a valós mérések során számos nehézség jelentkezhet.