Co je konstanta BOLTZMANN

I když jsou často zmatení, teplota a energie nejsou stejný koncept. Teplota, nebo spíše teplo, je forma energie. Protože energie a teplota nejsou stejné, aby bylo možné měřit teplotu systému v jednotkách energie, a fyzická konstanta: Boltzmannova konstanta. Ale,co je Boltzmannova konstanta? V této lekci UČITELE se podíváme na definici Boltzmannovy konstanty, na to, jak souvisí s Planckovou prací, a k čemu se aktuálně používá ve fyzice.

Index

1. Boltzmannova konstantní teorie
2. Boltzmannova konstanta a rovnice ideálního plynu
3. Boltzmannova konstanta a entropie
4. Boltzmannova konstanta a předefinování kelvinu (K).

Boltzmannova konstanta je hodnota vztahující se ke střední kinetické energii termodynamického systému nebo předmětu cs absolutní teplotou stejné. Jinými slovy: tato konstanta je a Přepočítací faktor převést teplotu (stupně) na jednotky energie (například jouly).

Ačkoli Boltzmann poprvé spojil entropii a pravděpodobnost v roce 1877, vztah zjevně nebyl nikdy vyjádřen prostřednictvím konkrétní numerické konstanty. to bylo

Boltzmannova konstanta odpovídá: 1 380 6488 (13) × 10⁻²³ J / K. To znamená, že pro každý stupeň kelvinu, který systém má, odpovídá přibližně 1 380 6488 × 10⁻²³ joulů energie.

Ačkoli málokdo zná jméno Boltzmanna, dnes je konstanta, která nese jeho jméno, v aplikace zákonů termodynamiky, statistická mechanika a teorie informace. Níže jsou uvedeny některé aplikace, do kterých je zapojena Boltzmannova konstanta.

Obrázek: Slideplayer

Rovnice ideálního plynu, která nám umožňuje znát globální trend k určitému chování plynného systému.

Ideální rovnice plynu je: PV = nRT

V rovnici ideálního plynu, zobrazené výše, máme a empirická konstanta (stanoveno experimentálními metodami), který se nazývá „plynová konstanta “nebo R. Tato konstanta ve skutečnosti pochází z vynásobení Boltzmannovy konstanty Avogadrovým číslem (které popisuje počet částic v každém molu rozpuštěné látky).

Boltzmannova konstanta a plynová konstanta jsou v podstatě stejné, pouze ten druhý se vztahuje k jednomu molu a druhý ne. Tato transformace se provádí pouze s ohledem na energii vytvořenou každou z částic uvnitř plynu, protože energie vytvořená jedním molem částic nebude stejná jako deset molů ony.

Obrázek: Prezentace

The entropie je velmi často definována jako stupeň molekulární poruchy systému, ale tato definice není ve fyzické praxi tak jasná.

Entropii lze definovat z hlediska statistické mechaniky nebo z hlediska termodynamiky, ale obě jsou účinné míra vnitřní poruchy systému. Ve statistické mechanice nám entropie říká počet mikroskopických stavů kompatibilních se stavem dané makroskopicky, zatímco v termodynamice se energie této poruchy měří v jednotkách energie / jednotkách teplota.

Propojit oba pojmy a to, že entropie je koherentní podle termodynamiky a podle kvantové mechaniky, Boltzmannova konstanta je zavedena do rovnice pro mechanickou entropii. To nám umožňuje zavést tento převodní faktor mezi energií a teplotou a „vyrovnat v jednotkách“ k definici termodynamické entropie.

Obrázek: Slideplayer

V posledních letech byla nalezena nová technika měřit Boltzmannovu konstantu, což umožnilo přesněji definovat její hodnotu.

Nová technika je založena na aplikace laserové absorpční spektroskopie. Systém je snadno pochopitelný: Laserový paprsek oxidu uhličitého prochází komorou naplněnou plynným amoniakem. Tato nádoba se během celého experimentu udržuje na teplotě pomocí lázně.

Frekvence absorpce molekul plynu prochází a dopplerovský pohyb, jak se zvyšuje tepelná energie molekul plynu, což se projevuje v poloviční šířce absorpční linie. Právě Boltzmannova konstanta souvisí s poloviční šířkou absorpční linie.

O této metodice se věří je přesnější než akustická metoda, to se do té doby používalo k definování Boltzmannovy konstanty, což by mělo velký význam, kdybychom ji brali jako metodu k definování stupně Kelvina.

Co je kelvin (k)

V dnešní době je kelvin definován jako termodynamická teplota trojného bodu vody vynásobený 1/273,16. Zavádění této definice do praxe má několik metodických obtíží, například: zajištění izotopového složení vody.

Proto navrhlo několik autorů změny v definici kelvinu. Věří, že Boltzmannova konstanta by měla být fixována a poté znovu definovat kelvin jako kolísání termodynamické teploty vyplývající ze změny určitého množství energie tepelný. Tímto způsobem bude také možné uvést do souvislosti teplotní jednotku se základní konstantou, což je dnes v definicích všech veličin něco velmi běžného.

Obrázek: Prezentace

Pokud si chcete přečíst více podobných článků Co je Boltzmannova konstanta, doporučujeme zadat naši kategorii Teplo a teplota.

• Bauer, W. 2011. Fyzika pro inženýrství a vědy. Hlasitost 1. Mc Graw Hill.
• Giancoli, D. 2006. Fyzika: Principy s aplikacemi. 6... Sál Eda Prentice.
• Zapata, F (s.f) Boltzmannova konstanta: historie, rovnice, počet, cvičení. Obnoveno z: https://www.lifeder.com/constante-boltzmann/
• National Metrology Network (7. září 2007) Nová technika měření Boltzmannovy konstanty. Obnoveno z: http://www.metrologia.cl/link.cgi/Noticias/81
• Kvantové příběhy (8. října 2011) Boltzmannova konstanta a teplota. Obnoveno z: https://cuentos-cuanticos.com/2011/10/08/constante-de-boltzmann-temperatura/