Constanta Boltzmann

Valorile constantei Boltzmann în diferite unități
Valoare numerică Unitate
1.380 649⋅10 −23 J K −1 [1 ]
1.380 649⋅10 −16 erg K −1 _
8.617 333 262… ⋅10 −5 eV K −1 [ 2]

Constanta Boltzmann ( sau )  este o constantă fizică care determină relația dintre temperatură și energie . Numit după fizicianul austriac Ludwig Boltzmann , care a adus contribuții majore la fizica statistică , în care această constantă joacă un rol cheie. Valoarea sa în Sistemul Internațional de Unități SI, conform modificărilor în definițiile unităților SI de bază, este exact egală cu

k \u003d 1,380 64910 −23 J / K.

În sistemul de unități Planck , constanta Boltzmann este aleasă ca una dintre unitățile de bază ale sistemului [3] .

Constanta universală a gazelor este definită ca produsul dintre constanta Boltzmann și numărul Avogadro , . Constanta gazului este mai convenabilă atunci când numărul de particule este dat în moli .

Relația dintre temperatură și energie

Într-un gaz ideal omogen la temperatură absolută , energia pe gradul de libertate de translație este, după cum rezultă din distribuția Maxwell , . La temperatura camerei (300 K ), această energie este 2,07 10 −21 J , sau 0,012926 eV . Într-un gaz ideal monoatomic, fiecare atom are trei grade de libertate corespunzătoare a trei axe spațiale, ceea ce înseamnă că fiecare atom are energie în .

Cunoscând energia termică, se poate calcula viteza atomică rădăcină-pătrată medie, care este invers proporțională cu rădăcina pătrată a masei atomice. Viteza pătrată medie la temperatura camerei variază de la 1370 m/s pentru heliu la 240 m/s pentru xenon . În cazul unui gaz molecular, situația devine mai complicată, de exemplu, un gaz diatomic are 5 grade de libertate - 3 de translație și 2 de rotație (la temperaturi scăzute, când vibrațiile atomilor dintr-o moleculă nu sunt excitate și grade suplimentare de libertatea nu se adaugă).

Definiţia entropy

Entropia unui sistem termodinamic este definită ca o cantitate proporțională cu logaritmul natural al numărului de microstări diferite care corespund unei anumite stări macroscopice (de exemplu, o stare cu o energie totală dată).

Coeficientul de proporționalitate este constanta Boltzmann. Această expresie, care definește relația dintre stările microscopice ( ) și macroscopice ( ), exprimă ideea centrală a mecanicii statistice.

Fixarea unei valori

XXIV -a Conferinta Generala a Greutatilor si Masurilor , desfasurata in perioada 17-21 octombrie 2011, a adoptat o rezolutie [4] , in care, in special, se propunea ca viitoarea revizuire a Sistemului International de unitati sa fie realizata in asa fel ca să se fixeze valoarea constantei Boltzmann, după care se va considera sigur exact . Ca urmare, a trebuit îndeplinită egalitatea exactă k = 1,380 6X⋅10 −23 J/K, unde X înlocuiește una sau mai multe cifre semnificative, care urmau să fie determinate în continuare pe baza celor mai precise recomandări CODATA .

O astfel de fixare a fost asociată cu dorința de a redefini unitatea de temperatură termodinamică kelvin , legând valoarea acesteia cu valoarea constantei Boltzmann.

Vezi și

Note

  1. ↑ constanta  Boltzmann . CODATA a recomandat la nivel internațional valorile 2014 ale constantelor fizice fundamentale . NIST (2014). Consultat la 3 noiembrie 2016. Arhivat din original pe 24 august 2005.
  2. ↑ Constante fizice fundamentale - Lista completă . Preluat la 19 iunie 2011. Arhivat din original la 8 decembrie 2013.
  3. ↑ Chertov A. G. Unități de mărimi fizice. - M . : " Şcoala superioară ", 1977. - S. 23. - 287 p.
  4. ↑ Cu privire la posibila revizuire viitoare a Sistemului Internațional de Unități, SI arhivat la 4 martie 2012 la Rezoluția Wayback Machine 1 a celei de-a 24-a reuniuni a CGPM (2011)
 unități Planck
Principal
Unități derivate
Folosit in