Giả sử nhiệt độ của bản thân nhiệt kế thấp hơn nhiệt độ của nước
Khi nhúng nhiệt kế vào nước, các phân tử nước chuyển động nhanh hơn, có động năng lớn hơ, và truyền 1 phần động năng của chúng vào vỏ nhiệt kế. Các phân tử của vỏ nhiệt kế nhận được động năng sẽ chuyển động nhanh lên, rồi lại truyền 1 phần động năng của nó cho thủy ngân trong ống của nhiệt kế. Kết quả là vỏ thủy tinh của nhiệt kế và thủy ngân trong óng nhiệt kế đều nở ra, nhưng sự nở của thủy tinh là rất nh, có thể bỏ qua, khi vận tốc các phân tử trong nước, thủy tinh và thủy ngân đã bằng nhau thì thủy ngân ngừng nở và độ cao của thủy ngân cho biết nhiệt độ của nước !