Berapa konstanta BOLTZMANNN

Meskipun mereka sering bingung, suhu dan energi bukanlah konsep yang sama. Suhu, atau lebih tepatnya panas, adalah bentuk energi. Karena energi dan suhu tidak sama, untuk mengukur suhu suatu sistem dalam satuan energi, a konstanta fisik: konstanta Boltzmann. Tapi,berapakah konstanta Boltzmann? Dalam pelajaran dari GURU ini, kita akan melihat definisi konstanta Boltzmann, bagaimana hubungannya dengan pekerjaan Planck, dan apa kegunaannya saat ini dalam fisika.

Indeks

1. Teori konstanta Boltzmann
2. Konstanta Boltzmann dan persamaan gas ideal
3. Konstanta Boltzmann dan entropi
4. Konstanta Boltzmann dan redefinisi kelvin (K).

Konstanta Boltzmann adalah nilai yang berhubungan dengan energi kinetik rata-rata dari sistem termodinamika atau objek cdengan suhu mutlak yang sama. Dengan kata lain: konstanta ini adalah Faktor konversi untuk mengubah suhu (derajat), ke satuan energi (joule, misalnya).

Meskipun Boltzmann pertama kali menghubungkan entropi dan probabilitas pada tahun 1877, tampaknya hubungan tersebut tidak pernah diungkapkan melalui konstanta numerik tertentu. Dulu

Konstanta Boltzmann sesuai dengan: 1.380 6488 (13) × 10⁻²³ J / K. Artinya, untuk setiap derajat kelvin yang dimiliki suatu sistem, itu setara dengan sekitar 1.380 6488 × 10⁻²³ joule energi.

Meskipun hanya sedikit yang tahu nama Boltzmann, hari ini konstanta yang menyandang namanya sangat diperlukan dalam penerapan hukum termodinamika, mekanika statistik dan teori informasi. Di bawah ini adalah beberapa aplikasi di mana konstanta Boltzmann terlibat.

Gambar: Pemutar slide

Persamaan gas ideal, yang memungkinkan kita tahu tren global untuk perilaku tertentu dari sistem gas.

Persamaan gas ideal adalah: PV = nRT

Dalam persamaan gas ideal, yang ditunjukkan di atas, kita memiliki a konstanta empiris (ditentukan oleh metode eksperimental), yang disebut "konstanta gas "atau R. Konstanta ini sebenarnya berasal dari mengalikan konstanta Boltzmann dengan bilangan Avogadro (yang menggambarkan jumlah partikel dalam setiap mol zat terlarut).

Konstanta Boltzmann dan konstanta gas pada dasarnya sama, hanya yang terakhir mengacu pada satu mol dan yang lainnya tidak. Transformasi ini hanya dilakukan untuk memperhitungkan energi yang diciptakan oleh masing-masing partikel dalam gas, karena energi yang diciptakan oleh satu mol partikel tidak akan sama dengan energi sepuluh mol mereka.

Gambar: Berbagi slide

Itu entropi sangat sering didefinisikan sebagai derajat ketidakteraturan molekul suatu sistem, tetapi definisi ini tidak begitu jelas dalam praktik fisik.

Entropi dapat didefinisikan dari sudut pandang mekanika statistik atau dari sudut pandang termodinamika, tetapi keduanya berlaku ukuran gangguan internal dari sebuah sistem. Dalam mekanika statistik, entropi memberi tahu kita jumlah keadaan mikroskopis yang kompatibel dengan keadaan diberikan secara makroskopik sedangkan dalam termodinamika energi gangguan itu diukur dalam satuan energi / satuan suhu.

Untuk menghubungkan kedua konsep, dan bahwa entropi koheren menurut termodinamika dan menurut mekanika kuantum, konstanta Boltzmann dimasukkan ke dalam persamaan untuk entropi mekanik. Hal ini memungkinkan kita untuk memperkenalkan faktor konversi antara energi dan suhu dan "menyamakan dalam satuan" dengan definisi entropi termodinamika.

Gambar: Pemutar slide

Dalam beberapa tahun terakhir teknik baru telah ditemukan untuk mengukur konstanta Boltzmann, yang memungkinkan nilainya didefinisikan lebih akurat.

Teknik baru didasarkan pada aplikasi spektroskopi serapan laser. Sistem ini mudah dipahami: Sinar laser karbon dioksida dilewatkan melalui ruang yang diisi dengan gas amonia. Wadah ini disimpan pada suhu dengan cara mandi selama seluruh percobaan.

Frekuensi penyerapan molekul gas mengalami a gas gerakan doppler, ketika energi termal molekul gas meningkat, yang dimanifestasikan dalam setengah lebar garis penyerapan. Tepatnya setengah lebar dari garis absorpsi yang berhubungan dengan konstanta Boltzmann.

Metodologi ini diyakini lebih akurat daripada metode akustik, yang digunakan sampai saat itu untuk mendefinisikan konstanta Boltzmann, yang akan sangat penting untuk menganggapnya sebagai metode untuk menentukan derajat kelvin.

Apa itu kelvin (k)

Di zaman kita, kelvin didefinisikan sebagai suhu termodinamika dari titik tripel air dikalikan dengan 1/273,16. Menerapkan definisi ini ke dalam praktik memiliki beberapa kesulitan metodis, misalnya: memastikan komposisi isotop air.

Itulah sebabnya beberapa penulis menyarankan perubahan definisi kelvin. Mereka percaya bahwa konstanta Boltzmann harus tetap, dan kemudian mendefinisikan kembali kelvin sebagai variasi suhu termodinamika yang dihasilkan dari perubahan sejumlah energi panas. Dengan cara ini, juga mungkin untuk menghubungkan satuan suhu dengan konstanta fundamental, sesuatu yang sangat umum dalam definisi semua besaran saat ini.

Gambar: Berbagi slide

Jika Anda ingin membaca lebih banyak artikel serupa dengan Berapakah konstanta Boltzmann, kami sarankan Anda memasukkan kategori kami Panas dan suhu.

• Bauer, W. 2011. Fisika untuk Teknik dan Sains. Jilid 1. Bukit Mc Graw.
• Giancoli, D. 2006. Fisika: Prinsip dengan Aplikasi. 6.. Ed Prentice Hall.
• Zapata, F (s.f) Konstanta Boltzmann: sejarah, persamaan, kalkulus, latihan. Sembuh dari: https://www.lifeder.com/constante-boltzmann/
• Jaringan Metrologi Nasional (7 September 2007) Teknik baru untuk mengukur konstanta Boltzmann. Sembuh dari: http://www.metrologia.cl/link.cgi/Noticias/81
• Quantum Tales (8 Oktober 2011) Konstanta Boltzmann dan Suhu. Sembuh dari: https://cuentos-cuanticos.com/2011/10/08/constante-de-boltzmann-temperatura/