Gdy powietrze jest podgrzewane, jego cząsteczki poruszają się ze zwiększoną prędkością z powodu wzrostu energii kinetycznej. Wzrost energii pozwala gazowi rozszerzać się wraz ze wzrostem temperatury.
Zgodnie z kinetyczną teorią molekularną średnia energia kinetyczna cząsteczek w dowolnej substancji jest wprost proporcjonalna do temperatury substancji. Oznacza to, że gdy ciepło jest dostarczane do przedmiotu, temperatura wzrasta, a energia kinetyczna cząsteczek również wzrasta. Energia kinetyczna jest wprost proporcjonalna do prędkości cząsteczek, co oznacza, że zwiększona energia kinetyczna powoduje, że cząsteczki poruszają się z większą prędkością.
Powietrze jest gazem; dlatego jego cząsteczki wypełniają całą przestrzeń swojego pojemnika. Gdy powietrze jest podgrzewane, temperatura gazu wzrasta. Energia kinetyczna i prędkość cząsteczek wzrastają wraz z temperaturą. Gdy cząsteczki zaczynają się poruszać ze zwiększoną energią, zderzają się szybciej i częściej ze ściankami pojemnika. Jeśli ścianki pojemnika są sztywne, to ciśnienie gazu wzrasta bez zmiany objętości. Ale jeśli ścianki pojemnika są elastyczne (jak balon), zwiększona energia zderzeń między ścianą a cząsteczkami powoduje ekspansję pojemnika.
