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  在絕對溫度為formula_9的熱力學系統下,熱能是由系統中微觀的自由度所決定的,每一自由度對內能的貢獻為formula_10。室溫,300 K(27 °C 或 80 °F)約為formula_11J或 0.013 eV。在古典統計力學裡,同質性理想氣體每個原子每一自由度具有 formula_12 。單原子理想氣體每個原子具有3個自由度,對應於三個空間方向,所以每個原子的熱能為 "1.5kT" 。如同熱容量文章裡提到的,非常接近實驗值。熱能可用以計算原子的方均根速度,反比於原子量(原子質量)的平方根。室溫下的方均根速度範圍約從氦的 1370 m/s,到氙的 240 m/s 之間。對於分子氣體則更復雜;例如雙原子氣體每分子約有5個自由度。  上述結果是從理想氣體狀態方程中推出的。  理想氣體狀態方程:

  在統計力學裡,一個系統的熵「S」定義為formula_14的自然對數,此數是巨集觀條件限制下(例如固定之總能量 「E」)的微觀狀態數目。  比例常數 formula_1 為波茲曼常數。此方程式描述系統的微觀條件(formula_14)和巨集觀狀態(formula_18)之間的關係,是統計力學的一箇中心概念。

  在半導體學中,穿越P-N 二極體的電荷與電壓之間的關係,稱之為熱電壓,記號為formula_19。此熱電壓與絕對溫度有關。其關係式為:  若使用電子伏特為單位,則波茲曼常數可表示溫度與能量之間的關係為 8.617 343(15) eV/K。
波茲曼常數(英語:Boltzmann constant)是有關於溫度及能量的一個物理常數,常用 formula_1 或 formula_2 表示,以紀念奧地利物理學家路德維希·波茲曼在統計力學領域做出的重大貢獻。數值及單位為:(SI制,2014 CODATA 值)