У молекулярно-кінетичної теорії тиск газу визначається рівнянням (4.1):

Підставивши (4.1) в (4.11), отримуємо: Рівняння (4.12) справедливо для газу в закритій посудині об'ємом V, що містить постійне число частинок N. ставлення теж величина постійна, отже, коефіцієнт при в (4.12) є величина постійна для будь-якого газу і (4.12) можна представити у вигляді де - константа, .

Рівняння (4.13) дозволяє розкрити молекулярно-кінетичний сенс температури, яка була введена в термодинаміку чисто емпіричним шляхом. З (4.13) випливає, що температура визначається через мікроскопічні характеристики системи і служить мірою енергії невпорядкованого руху частинок.

Очевидно, що якщо два тіла перебувають у тепловій рівновазі, то температури цих тіл однакові. А це означає, що результуючий потік енергії від одного тіла до іншого дорівнює нулю. Ця умова виконується при рівності середніх значень кінетичної енергії руху молекул контактуючих тіл.

Таким чином, за міру температури, наприклад, одноатомного газу, може бути обрана середня кінетична енергія поступального руху його молекул. Рівняння (4.13) можна представити у вигляді:

де - постійна Больцмана.

Знаючи масу газу M, його молярну масу μ, обсяг судини V, тиск газу P 0 при температурі T 0, можна визначити постійну Больцмана. експериментальне значення Дж / град. Скориставшись (4.14), можна оцінити , Наприклад, при температурі 1 К. Ця величина виявляється дуже малою і рівною ~ 2 · 10-23 Дж / молекулу.

Отже, температуру можна вимірювати або в градусах (за шкалою Кельвіна або Цельсія), або в джоулях як міру середньої кінетичної енергії частинки. Повсякденний досвід показує, що користуватися градусної мірою при вимірюванні температури набагато зручніше.

Отриманий на підставі молекулярно-кінетичних уявлень висновок про те, що середня кінетична енергія поступального руху молекул пропорційна абсолютній температурі, справедливий не тільки для газів, а й для речовини в будь-якому стані.

Важливо ще підкреслити, що температура є статистичний параметр стану системи, пов'язаний із середнім значенням енергії великого числа молекул. Ясно, що абсолютно безглуздо цікавитися температурою окремої молекули.

Зупинимося ще на одному важливому слідстві, що витікає зі співвідношення (4.13). Згідно з цим рівності абсолютний нуль температур відповідає такого стану ідеального газу, при якому припиняється тепловий рух молекул. Згідно класичним уявленням про поведінку речовини досягти такого стану, а тим більше стану з негативною абсолютної температурою, неможливо. Вся справа в тому, що при таких низьких температурах поведінку речовини підпорядковується вже не класичним, а квантовим закономірностям.

Відзначимо ще, що експериментальні можливості сучасної техніки для невеликих обсягів речовини і на короткий час дозволяють отримати абсолютні температури, які вище температури абсолютного нуля лише на 0,00001 К.

Підкреслимо, що хоча рівняння (4.13) і пов'язує між собою температуру і середню кінетичну енергію теплового руху молекул, проте температура і енергія - це різні величини. Якщо система складається з декількох частин, що знаходяться в тепловій рівновазі один з одним, то повна енергія всієї системи є сумою енергій складових її частин. Температура ж всієї системи дорівнює температурі кожної її частини, а не сумі температур її частин. Система може мати дуже велику енергію (якщо число часток в ній дуже велике) і при цьому мати невисоку температуру. Океани на Землі, не дивлячись на низьку температуру води в них, є сховищами практично необмеженої кількості енергії. Енергія системи залежить від її розмірів, а температура - немає.

Що ж стосується зв'язку між поняттями теплоти і температури, які протягом тривалого часу вважалися чи не синонімами, слід зазначити, що по суті ніякого зв'язку між температурою і теплотою немає. Теплота не є величиною, що характеризує стан тіла. Про неї не можна сказати, що вона міститься в тілі. Температура ж характеризує стан тіла, тому що вона визначається середньої кінетичної енергією його молекул.

Це цікаво