Absolute Temperatur und thermische Energie

Einer genauere Betrachtung zeigt, dass der über alle Moleküle eines Systems gebildeten Mittelwert der thermischen Energie proportional zur absoluten Temperatur T ist:

Hierbei bezeichnet k die sogenannte Boltzmann'sche Konstante

Der Proportionalitätsfaktor f , die Anzahl der "Freiheitsgrade", ist eine ganze Zahl und hängt von der molekularen Struktur ab. So ist für einatomige Gase f = 3, für zweiatomige f = 5 (bei hohen Temperaturen auch f = 7) und für Festkörper schließlich f = 6 zu setzen. Bei Flüssigkeiten ist f unbestimmt.

Man sieht aus dieser Beziehung, dass T immer positiv ist, da die mittlere thermische Energie nicht negativ sein kann.

Je höher die Temperatur des Systems, desto heftiger also ist die Molekülbewegung in seinem Inneren und desto höher die in ihm "gespeicherte" thermische Energie. Am absoluten Nullpunkt der Temperatur (T = 0) erstarrt sämtliche thermische Bewegung ( = 0).