Енергія молекул і температура речовини
Поняття температури служить для характеристики ступеня нагретости того чи іншого тіла. У фізиці застосовується абсолютна шкала температур, в основу якої покладено висновок молекулярно-кінетичної теорії про температуру як міру, що відбиває величину енергії теплового руху частинок речовини (мається на увазі, звичайно, середня кінетична енергія безлічі частинок).
Як прийнятий в системі СІ-джоуль, так і ерг, що використовується в системі СГС, – занадто великі одиниці для вираження енергії молекул, так і практично було дуже важко вимірювати температуру подібним чином. Зручною одиницею температури є градус, а вимірювання проводиться опосередковано, через реєстрацію змінюються макроскопічних характеристик речовини – наприклад, обсягу.
Як співвідносяться енергія і температура
Для розрахунку станів реального речовини при температурах і тисках, близьких до нормальних, з успіхом використовується модель ідеального газу, тобто такого, розмір молекули якого багато менше обсягу, займаного деякою кількістю газу, а відстань між частинками значно перевищує радіус їх взаємодії. Виходячи з рівняння кінетичної теорії, середня енергія таких частинок визначається як Еср = 3/2∙kT, де E – кінетична енергія, T – температура, а 3/2∙k – коефіцієнт пропорційності, введений Больцманом. Число 3 тут характеризує кількість ступенів свободи поступального руху молекул у трьох просторових вимірах.
Величина k, яку згодом на честь австрійського фізика назвали константу Больцмана, що показує, яку частину джоуля або ерга містить в собі один градус. Іншими словами, її значення визначає, наскільки збільшується статистично, в середньому, енергія теплового хаотичного руху однієї частинки одноатомного ідеального газу при підвищенні температури на 1 градус.
