Если распределение частиц по скоростям задано некоторой функцией , то тепловая скорость определяется как
В случае максвелловского распределения по скоростям, определяемого температурой T, тепловая скорость равна
где k — постоянная Больцмана, m — масса частиц. Таким образом, тепловая скорость частиц и температура вещества однозначно связаны между собой.
Таким образом, тепловая скорость также характеризует и внутреннюю энергию вещества, связанную с поступательным движением составляющих его частиц.