回答問題之前，我分先了解一下什麼是分子動能： 物質是由分子構成，而物體內部大量分子時刻都在做無規則運動。這時分子所具有的能量就叫分子動能。 分子動能主要受物質的溫度、體積和質量所影響。物體的溫度、體積不變時，物體的質量越大，內部的分子數目就越多，所以分子的動能也會越大。 當物體的質量和體積不變，溫度發生變化時，物體內部分子的運動速度大小也發生變化，所以分子的動能發生變化，溫度越高，分子的動能也會越大。

應該說是平均的動能會隨著溫度升高而升高。對於單個的分子來說，動能上升的機率會比較大，但不是絕對的。

要理解這一點，首先要理解，在一定溫度之下，分子的速度是各不相同的，有的快，有的慢。而大部分分子，則集中在一個不快也不慢的速度區間裡——這就是速度的分佈，物理學上稱為「玻爾茲曼分佈」。

上圖形象的描述了上文的敘述。每當我們觀測某個分子、原子的時候，其速度可以在0～V之間，V是一個非常大的速度。例如上圖中紫色線所展示的，我們觀測的分子最有可能是在200米每秒的速度。當然，也可能達到500米每秒，甚至2000米每秒。這些都是有可能的，但可能性卻大大低於200米每秒的那種。

為什麼會這樣呢？這裡用簡單的數學來說明：

首先，觀測某個分子的速度，在某個速度區間內的機率，可以用下面的表示式表述：

單個粒子處在這個速度區間的機率 * 這個速度區間的粒子數

在自然界中，物質傾向於能量儘可能的低，這稱為「能量最低原理」。所以，隨著速度增大，單個粒子擁有這樣的速度的機率會越來越低。這是一個單調下降的函式。

但是同時，隨著速度增大，這個速度區間可以有的狀態數也會增大。就像一個球殼，半徑越大，表面積就越大。這個狀態數的增大，是與速度的平方成正比的。而出現的機率，卻是與速度的負指數冪成正比的。所以，就產生了上圖所顯示的速度分佈。

正因如此，溫度雖然升高了，但速度卻不一定升高，它總有一定的自由空間。但是，如果論及平均速度，那確實會隨著溫度而升高。