Quando o ar é aquecido, suas moléculas se movem a uma velocidade aumentada devido a um aumento na energia cinética. O aumento da energia permite que o gás se expanda com o aumento da temperatura.
De acordo com a teoria cinética molecular, a energia cinética média das moléculas em qualquer substância é diretamente proporcional à temperatura da substância. Isso significa que quando o calor é fornecido a um objeto, a temperatura aumenta e a energia cinética das moléculas também aumenta. A energia cinética é diretamente proporcional à velocidade das moléculas, o que implica que o aumento da energia cinética resulta em moléculas se movendo a uma velocidade mais alta.
O ar é um gás; portanto, suas moléculas preenchem todo o espaço de seu recipiente. Quando o ar é aquecido, a temperatura do gás aumenta. A energia cinética e a velocidade das moléculas aumentam com a temperatura. À medida que as moléculas começam a se mover com maior energia, elas colidem com mais rapidez e frequência com as paredes do recipiente. Se as paredes do recipiente forem rígidas, a pressão do gás aumenta sem alteração de volume. Mas se as paredes do recipiente são flexíveis (como um balão), o aumento da energia das colisões entre a parede e as moléculas faz com que o recipiente se expanda.
