Какво е константата на BOLTZMANN

Въпреки че често са объркани, температурата и енергията не са едно и също понятие. Температурата или по-скоро топлината е форма на енергия. Тъй като енергията и температурата не са еднакви, за да се измери температурата на системата в единици енергия, a физическа константа: Константа на Болцман. Но,каква е константата на Болцман? В този урок от УЧИТЕЛ ще видим дефиницията на константата на Болцман, как тя е свързана с работата на Планк и за какво в момента се използва във физиката.

Индекс

1. Теория на константата на Болцман
2. Константата на Болцман и уравнението на идеалния газ
3. Константата и ентропията на Болцман
4. Константата на Болцман и предефинирането на келвина (К).

Константата на Болцман е стойност, свързана със средната кинетична енергия на термодинамична система или обект cс абсолютна температура на същия. С други думи: тази константа е a Коефициент на преобразуване за преобразуване на температурата (градуси), в единици енергия (джаули, например).

Въпреки че Болцман за първи път е свързал ентропията и вероятността през 1877 г., очевидно връзката никога не е била изразена чрез конкретна, числена константа. Беше Макс планк Кой въведе стойността k за първи път, и кой е предложил точна стойност, която, въпреки че не е тази, която се използва в момента, е доста близка до нея.

Константата на Болцман съответства на: 1380 6488 (13) × 10⁻²³ J / K. Тоест, за всяка степен на келвин, която има една система, това е еквивалентно на приблизително 1380 6488 × 10⁻²³ джаули енергия.

Въпреки че малцина знаят името на Болцман, днес константата, която носи неговото име, е незаменима в прилагане на законите на термодинамиката, статистическа механика и теория на информацията. По-долу са някои от приложенията, в които участва константата на Болцман.

Изображение: Slideplayer

Уравнението за идеалния газ, което ни позволява познават световната тенденция до определено поведение на газообразна система.

Уравнението на идеалния газ е: PV = nRT

В уравнението за идеален газ, показано по-горе, имаме a емпирична константа (определя се чрез експериментални методи), което се нарича "газова константа "или R. Тази константа всъщност идва от умножаването на константата на Болцман по числото на Авогадро (което описва броя на частиците във всеки мол разтворено вещество).

Константата на Болцман и газовата константа по същество са еднакви, само че последната се отнася до единия мол, а другият не. Тази трансформация се прави само, за да се вземе предвид енергията, създадена от всяка от частиците в рамките на газа, тъй като енергията, създадена от един мол частици, няма да бъде същата като от десет мола те.

Изображение: Slideshare

The ентропия много често се определя като степента на молекулярно разстройство на системата, но това определение не е толкова ясно във физическата практика.

Ентропията може да бъде дефинирана от гледна точка на статистическата механика или от гледна точка на термодинамиката, но и двете са в сила мярка за вътрешно разстройство на система. В статистическата механика ентропията ни казва броя на микроскопичните състояния, съвместими с дадено състояние макроскопски, докато в термодинамиката енергията на това разстройство се измерва в единици енергия / единици от температура.

За да се свържат двете понятия и че ентропията е съгласувана според термодинамиката и според квантовата механика, константата на Болцман се въвежда в уравнението за механична ентропия. Това ни позволява да въведем този коефициент на преобразуване между енергия и температура и да се „изравним в единици“ към дефиницията на термодинамичната ентропия.

Изображение: Slideplayer

В последните години е открита нова техника за измерване на константата на Болцман, което позволи нейната стойност да бъде по-точно определена.

Новата техника се основава на прилагане на лазерна абсорбционна спектроскопия. Системата е лесна за разбиране: Въглероден диоксиден лазерен лъч се пропуска през камера, пълна с газообразен амоняк. Този съд се поддържа при температура с помощта на баня през целия експеримент.

Честотата на абсорбция на газовите молекули претърпява a доплер движение, тъй като топлинната енергия на газовите молекули се увеличава, което се проявява в полуширината на абсорбционната линия. Точно половината ширина на абсорбционната линия е свързана с константата на Болцман.

Смята се, че тази методология е по-точен от акустичния метод, което се използваше дотогава за определяне на константата на Болцман, което би било от голямо значение да се приеме като метод за определяне на степента на келвина.

Какво е келвин (к)

В наши дни келвинът се определя като термодинамична температура от тройната точка на водата, умножена по 1 / 273.16. Прилагането на това определение на практика има няколко методически трудности, например: осигуряване на изотопния състав на водата.

Ето защо няколко автори предполагат промени в дефиницията на келвина. Те вярват, че константата на Болцман трябва да бъде фиксирана и след това да дефинира келвина като изменение на термодинамичната температура, което е резултат от промяната на определено количество енергия термична. По този начин също така ще бъде възможно да се свърже температурната единица с фундаментална константа, нещо много често срещано в дефинициите на всички величини днес.

Изображение: Slideshare

Ако искате да прочетете повече статии, подобни на Каква е константата на Болцман, препоръчваме да въведете нашата категория на Топлина и температура.

• Бауер, У. 2011. Физика за инженерство и науки. Том 1. Мак Грау Хил.
• Джанколи, Д. 2006. Физика: Принципи с приложения. 6-ти.. Ед Прентис Хол.
• Запата, F (s.f) Константа на Болцман: история, уравнения, смятане, упражнения. Възстановено от: https://www.lifeder.com/constante-boltzmann/
• Национална мрежа за метрология (7 септември 2007 г.) Нова техника за измерване на константата на Болцман. Възстановено от: http://www.metrologia.cl/link.cgi/Noticias/81
• Quantum Tales (8 октомври 2011 г.) Константата и температурата на Болцман. Възстановено от: https://cuentos-cuanticos.com/2011/10/08/constante-de-boltzmann-temperatura/