Een andere misvatting is dat door toevoer van warmte een systeem altijd een hogere temperatuur krijgt. De [[eerste wet van de thermodynamica]] stelt dat het verschil van toegevoerde warmte en op de omgeving verrichte arbeid de inwendige energie U van een systeem verandert: ΔU = Q - A.
De thermische energie, die een maat is voor de gemiddelde kinetische energie van de moleculen, maakt meestal wel een belangrijk deel uit van de inwendige energie.
Bij isotherme processen (waarbij de temperatuur constant blijft) verandert de thermische energie niet: ΔU<sub>thermisch</sub> = 0 waardoor Q - A = ΔU<sub>p</sub>. Deze is voor gassen meestal zeer gering. Toevoer van warmte Q wordt dan vrijwel geheel gebruikt voor arbeid.
Bij niet-isotherme processen verandert niet alleen de temperatuur, maar ook minstens een andere grootheid, zoals volume en druk. Van bijvoorbeeld een drukpan kan het volume niet veranderen, dus veranderen alleen temperatuur en druk. Bij een luchtballon zullen bij toevoer van warmte zowel temperatuur, druk en volume toenemen. In een vat dat wordt afgesloten door een wrijvingloze zuiger nemen alleen de temperatuur en het volume toe. Bij temperatuurverhogingen wordt de energietoevoer (meestal in de vorm van warmte) opgenomen door (een deel van) een voorwerp waarvan de atomaire of moleculaire deeltjes sneller bewegen in ''willekeurige'' richtingen: de [[kinetische energie]] van de deeltjes neemt toe.
Warmte wordt wel gezien als een laagwaardige vorm van energie, omdat allerlei vormen van energie, automatisch - dus als men niets speciaals doet, en lang genoeg wacht - overgaan in warmte, terwijl volgens de [[tweede wet van de thermodynamica]] warmte in een [[irreversibel proces]] niet volledig kan worden omgezet in een andere vorm. Bij omzetting van energie naar een andere vorm dan warmte treedt altijd enig "verlies" op, omdat een deel van de energie in thermische energie wordt omgezet en niet "nuttig" kan worden gebruikt. Er is wel [[behoud van energie]], maar dat zegt niets over het praktische nut van de verschillende vormen van de omgezette energie. Zo wordt bij de omzetting van elektrische energie naar licht in een gloeilamp slechts zo'n 5% omgezet in licht, terwijl de overige 95% omgezet wordt in warmte. Spaarlampen en LED-verlichting hebben een hoger [[rendement (energie)|rendement]].
