BOLTZMANN स्थिरांक क्या है

हालांकि वे अक्सर भ्रमित होते हैं, तापमान और ऊर्जा एक ही अवधारणा नहीं हैं. तापमान, या बल्कि गर्मी, ऊर्जा का एक रूप है। चूंकि ऊर्जा और तापमान समान नहीं हैं, ऊर्जा की इकाइयों में एक प्रणाली के तापमान को मापने के लिए, a भौतिक स्थिरांक: बोल्ट्जमान नियतांक। परंतु,बोल्ट्जमान नियतांक क्या है?? एक शिक्षक के इस पाठ में हम बोल्ट्जमैन नियतांक की परिभाषा देखेंगे कि यह प्लांक के कार्य से कैसे संबंधित है, और इसका वर्तमान में भौतिकी में क्या उपयोग किया जाता है।

सूची

1. बोल्ट्जमान निरंतर सिद्धांत
2. बोल्ट्जमान स्थिरांक और आदर्श गैस समीकरण
3. बोल्ट्जमैन का स्थिरांक और एन्ट्रापी
4. बोल्ट्जमान स्थिरांक और केल्विन (K) की पुनर्परिभाषा।

बोल्ट्जमान नियतांक है माध्य गतिज ऊर्जा से संबंधित मान एक थर्मोडायनामिक प्रणाली या एक वस्तु cनिरपेक्ष तापमान के साथ समान। दूसरे शब्दों में: यह स्थिरांक है a रूपांतरण कारक तापमान (डिग्री) को ऊर्जा की इकाइयों (उदाहरण के लिए जूल) में बदलने के लिए।

हालांकि बोल्ट्जमैन ने पहली बार 1877 में एन्ट्रापी और प्रायिकता को जोड़ा, जाहिर तौर पर इस संबंध को एक विशिष्ट, संख्यात्मक स्थिरांक के माध्यम से कभी व्यक्त नहीं किया गया था। ये था

बोल्ट्जमान नियतांक से मेल खाती है: 1,380 6488 (13) × 10⁻²³ जे / के। अर्थात्, प्रत्येक केल्विन डिग्री के लिए जो एक प्रणाली है, यह लगभग 1,380 6488 × 10. के बराबर है⁻²³ ऊर्जा के जूल।

हालांकि बोल्ट्जमैन के नाम को कम ही लोग जानते हैं, लेकिन आज उनके नाम पर स्थिरांक अपरिहार्य है ऊष्मप्रवैगिकी के नियमों का अनुप्रयोग, सांख्यिकीय यांत्रिकी और सूचना सिद्धांत। नीचे कुछ ऐसे अनुप्रयोग दिए गए हैं जिनमें बोल्ट्जमान स्थिरांक शामिल है।

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आदर्श गैस समीकरण, जो हमें अनुमति देता है वैश्विक प्रवृत्ति को जानें एक गैसीय प्रणाली के एक निश्चित व्यवहार के लिए।

आदर्श गैस समीकरण है: पीवी = एनआरटी

ऊपर दिखाए गए आदर्श गैस समीकरण में, हमारे पास a. है अनुभवजन्य स्थिरांक (प्रायोगिक विधियों द्वारा निर्धारित), जिसे "गैस स्थिरांक "या R. यह स्थिरांक वास्तव में एवोगैड्रो की संख्या (जो विलेय के प्रत्येक मोल में कणों की संख्या का वर्णन करता है) द्वारा बोल्ट्जमैन स्थिरांक को गुणा करने से आता है।

बोल्ट्ज़मान स्थिरांक और गैस स्थिरांक अनिवार्य रूप से समान हैं, केवल उत्तरार्द्ध एक मोल को संदर्भित करता है और दूसरा नहीं। यह परिवर्तन केवल प्रत्येक कण द्वारा निर्मित ऊर्जा को ध्यान में रखने के लिए किया जाता है गैस के भीतर, चूंकि कणों के एक मोल द्वारा निर्मित ऊर्जा दस मोल के बराबर नहीं होगी वे।

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एन्ट्रापी अक्सर के रूप में परिभाषित किया गया है एक प्रणाली के आणविक विकार की डिग्री, लेकिन यह परिभाषा शारीरिक अभ्यास में इतनी स्पष्ट नहीं है।

एन्ट्रॉपी को सांख्यिकीय यांत्रिकी के दृष्टिकोण से या थर्मोडायनामिक्स के दृष्टिकोण से परिभाषित किया जा सकता है, लेकिन दोनों प्रभाव में हैं आंतरिक विकार का एक उपाय एक प्रणाली का। सांख्यिकीय यांत्रिकी में, एन्ट्रापी हमें एक राज्य के साथ संगत सूक्ष्म अवस्थाओं की संख्या बताती है दिए गए मैक्रोस्कोपिक जबकि थर्मोडायनामिक्स में उस विकार की ऊर्जा को ऊर्जा / इकाइयों की इकाइयों में मापा जाता है तापमान।

दोनों अवधारणाओं को जोड़ने के लिए, और यह कि एंट्रोपी थर्मोडायनामिक्स के अनुसार और क्वांटम यांत्रिकी के अनुसार सुसंगत है, यांत्रिक एन्ट्रापी के समीकरण में बोल्ट्जमान स्थिरांक का परिचय दिया जाता है। यह हमें ऊर्जा और तापमान के बीच इस रूपांतरण कारक को पेश करने और थर्मोडायनामिक एन्ट्रॉपी की परिभाषा के लिए "इकाइयों में बराबर" करने की अनुमति देता है।

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हाल के वर्षों में एक नई तकनीक मिली है बोल्ट्जमान स्थिरांक को मापने के लिए, जिसने इसके मूल्य को अधिक सटीक रूप से परिभाषित करने की अनुमति दी।

नई तकनीक पर आधारित है based लेजर अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी का अनुप्रयोग। प्रणाली को समझना आसान है: कार्बन डाइऑक्साइड लेजर बीम गैसीय अमोनिया से भरे कक्ष के माध्यम से पारित किया जाता है। इस पात्र को पूरे प्रयोग के दौरान स्नान के माध्यम से तापमान पर रखा जाता है।

गैस के अणुओं की अवशोषण आवृत्ति से गुजरती है a डॉपलर आंदोलन, जैसे-जैसे गैस के अणुओं की तापीय ऊर्जा बढ़ती है, जो अवशोषण रेखा की आधी-चौड़ाई में प्रकट होती है। यह अवशोषण रेखा की ठीक आधी-चौड़ाई है जो बोल्ट्जमैन के स्थिरांक से संबंधित है।

माना जाता है कि यह पद्धति ध्वनिक विधि से अधिक सटीक है, उस समय तक बोल्ट्जमैन के स्थिरांक को परिभाषित करने के लिए इस्तेमाल किया गया था, जो कि केल्विन डिग्री को परिभाषित करने के लिए इसे एक विधि के रूप में लेने के लिए बहुत महत्वपूर्ण होगा।

केल्विन क्या है (के)

हमारे दिनों में केल्विन को परिभाषित किया जाता है थर्मोडायनामिक तापमान पानी के त्रिक बिंदु का १ / २७३.१६ से गुणा किया जाता है। इस परिभाषा को व्यवहार में लाने में कई व्यवस्थित कठिनाइयाँ हैं, उदाहरण के लिए: पानी की समस्थानिक संरचना सुनिश्चित करना।

इसलिए कई लेखकों ने सुझाव दिया है केल्विन की परिभाषा में परिवर्तन। उनका मानना ​​​​है कि बोल्ट्जमान स्थिरांक तय किया जाना चाहिए, और फिर केल्विन को फिर से परिभाषित करना चाहिए ऊर्जा की एक निश्चित मात्रा में परिवर्तन के परिणामस्वरूप थर्मोडायनामिक तापमान में भिन्नता थर्मल। इस तरह, तापमान इकाई को मौलिक स्थिरांक से जोड़ना भी संभव होगा, जो आज सभी मात्राओं की परिभाषाओं में बहुत आम है।

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• ज़ापाटा, एफ (एस.एफ) बोल्ट्जमैन का स्थिरांक: इतिहास, समीकरण, कलन, अभ्यास। से बरामद: https://www.lifeder.com/constante-boltzmann/
• नेशनल मेट्रोलॉजी नेटवर्क (7 सितंबर, 2007) बोल्ट्जमैन स्थिरांक को मापने की नई तकनीक। से बरामद: http://www.metrologia.cl/link.cgi/Noticias/81
• क्वांटम टेल्स (8 अक्टूबर, 2011) बोल्ट्जमैन का स्थिरांक और तापमान। से बरामद: https://cuentos-cuanticos.com/2011/10/08/constante-de-boltzmann-temperatura/