Зависит от степени нагрева.
При сравнительно умеренных температурах внутреннее состояние атомов никак не меняется, но вот двигаться быстрее они да, начинают. Собсно, температура как термодинамическая характеристика ансамбля частиц и показывает нам среднюю кинетическую энергию оных частиц, связанную с их движением.
А вот если температура растёт и растёт, и достигает каких-то значительных величин, в несколько тысяч градусов, вот тут да, тут уже сами атомы меняются: они становятся ионизированными. Энергия теплового движения становится достаточной для того, чтобы оторвать от атома внешние электроны, и вещество превращается в плазму - смесь из нейтральных атомов, положительно заряженных осколков (ионов) и отрицательно заряженных свободных электронов. Чем выше температура - тем выше и степень ионизации, то есть тем выше доля заряженных частиц (ионов и электронов) в плазме.
Если пойти по шкале температуры ещё дальше, то вещество станет полностью ионизированным. Именно в таком состоянии оно находится в центральных областях звёзд - там уже практически нет нейтральных атомов, и плазма состоит из голых ядер и кучи электронов.
Если вещество нагреть ещё выше - десятки и сотни миллионов градусов, даже до миллиардов, - то становятся возможными реакции слияния ядер (ядерный синтез). Именно так в природе образуются все атомы от лития до железа. Механизм образования более тяжёлых атомов уже другой (накачка ядер нейтронами при взрыве Сверхновых).
Ну и если забраться куда-то в невообразимо далёкие дали, даже не в триллионы градусов, а вообще в область планковских температур, то там начинают разрушаться ядра атомов и даже частицы, из которых они состоят (протоны и нейтроны). Это уже состояние кварк-глюонной плазмы...
