Wenn Luft erhitzt wird, bewegen sich ihre Moleküle aufgrund einer Zunahme der kinetischen Energie mit einer erhöhten Geschwindigkeit. Durch die Energiezunahme kann sich das Gas bei steigender Temperatur ausdehnen.
Nach der kinetischen Molekültheorie ist die durchschnittliche kinetische Energie von Molekülen in jeder Substanz direkt proportional zur Temperatur der Substanz. Das heißt, wenn einem Objekt Wärme zugeführt wird, steigt die Temperatur und auch die kinetische Energie der Moleküle nimmt zu. Die kinetische Energie ist direkt proportional zur Geschwindigkeit der Moleküle, was bedeutet, dass eine erhöhte kinetische Energie dazu führt, dass sich die Moleküle mit einer höheren Geschwindigkeit bewegen.
Luft ist ein Gas; daher füllen seine Moleküle den gesamten Raum seines Behälters. Wenn die Luft erhitzt wird, erhöht sich die Temperatur des Gases. Die kinetische Energie und die Geschwindigkeit der Moleküle nehmen mit der Temperatur zu. Da sich die Moleküle mit erhöhter Energie in Bewegung setzen, kollidieren sie schneller und häufiger mit den Wänden des Behälters. Bei starren Behälterwänden steigt der Druck des Gases ohne Volumenänderung. Wenn die Wände des Behälters jedoch flexibel sind (wie ein Ballon), führt die erhöhte Energie der Kollisionen zwischen der Wand und den Molekülen dazu, dass sich der Behälter ausdehnt.
