ボルツマン定数とは

彼らはしばしば混乱しますが、 温度とエネルギーは同じ概念ではありません. 温度、またはむしろ熱は、エネルギーの一形態です。 エネルギーと温度は同じではないため、システムの温度をエネルギーの単位で測定するには、 物理定数：ボルツマン定数。 だが、ボルツマン定数は何ですか? 教師からのこのレッスンでは、ボルツマン定数の定義、プランクの仕事との関係、および現在物理学で使用されているものについて説明します。

インデックス

1. ボルツマン定数理論
2. ボルツマン定数と理想気体方程式
3. ボルツマン定数とエントロピー
4. ボルツマン定数とケルビン（K）の再定義。

ボルツマン定数は 平均運動エネルギーに関連する値 熱力学系または物体のc絶対温度で 同じの。 言い換えれば、この定数は 換算係数 温度（度）をエネルギーの単位（ジュールなど）に変換します。

ボルツマンは1877年に最初にエントロピーと確率を関連付けましたが、明らかに、関係は特定の数値定数によって表現されることはありませんでした。 そうだった マックスプランク WHO 初めて値kを入力し、 そして、現在使用されているものではありませんが、それに非常に近い正確な値を提供したのは誰ですか。

ボルツマン定数 対応：1,380 6488（13）×10⁻²³ J / K。 つまり、システムが持つケルビン度ごとに、約1,3806488×10に相当します。⁻²³ エネルギーのジュール。

ボルツマンの名前を知っている人はほとんどいませんが、今日では彼の名前を冠した定数が不可欠です。 熱力学の法則の適用、 統計力学と情報理論。 以下は、ボルツマン定数が関係するアプリケーションの一部です。

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私たちを可能にする理想気体方程式 世界的なトレンドを知る ガスシステムの特定の動作に。

理想気体方程式は次のとおりです。 PV = nRT

上に示した理想気体方程式では、次のようになります。 経験的定数 （実験的方法によって決定される）、それは「気体定数 "またはR. この定数は、実際には、ボルツマン定数にアボガドロ数（溶質の各モルに含まれる粒子の数を表す）を掛けることで得られます。

ボルツマン定数とガス定数は本質的に同じであり、後者だけが1つのモルを参照し、もう1つは参照しません。 この変換は、各粒子によって生成されたエネルギーを考慮に入れるためにのみ行われます。 ガス内では、1モルの粒子によって生成されるエネルギーは10モルの粒子と同じではないためです。 彼ら。

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ザ・ エントロピ 非常に頻繁に次のように定義されます システムの分子障害の程度、しかし、この定義は物理的な実践ではそれほど明確ではありません。

エントロピーは、統計力学の観点または熱力学の観点から定義できますが、どちらも有効です。 内部障害の尺度 システムの。 統計力学では、エントロピーは状態と互換性のある微視的状態の数を示します 熱力学で巨視的に与えられると、その無秩序のエネルギーはエネルギーの単位/の単位で測定されます 温度。

両方の概念をリンクし、エントロピーが熱力学と量子力学に従ってコヒーレントであることを確認するには、 ボルツマン定数は、機械的エントロピーの方程式に導入されます。 これにより、エネルギーと温度の間のこの変換係数を導入し、熱力学的エントロピーの定義に「単位で等しくする」ことができます。

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近年では 新しい技術が発見されました ボルツマン定数を測定し、その値をより正確に定義できるようにしました。

新しい技術はに基づいています レーザー吸収分光法の応用。 このシステムは簡単に理解できます。炭酸ガスレーザービームは、ガス状のアンモニアで満たされたチャンバーを通過します。 この容器は、実験の間中、浴によって温度に保たれている。

ガス分子の吸収周波数は ドップラー運動、ガス分子の熱エネルギーが増加すると、吸収線の半値幅に現れます。 ボルツマン定数に関係するのは、正確には吸収線の半値幅です。

この方法論は 音響法よりも正確です、 それまではボルツマン定数を定義するために使用されていました。これは、ケルビン度を定義する方法として使用するために非常に重要です。

ケルビン（k）とは

私たちの時代では、ケルビンは次のように定義されています 熱力学的温度 水の三重点に1 / 273.16を掛けたもの。 この定義を実践することには、いくつかの系統的な困難があります。たとえば、水の同位体組成を確保することです。

それが何人かの著者が提案した理由です ケルビンの定義の変更。 彼らは、ボルツマン定数を修正してから、ケルビンを次のように再定義する必要があると考えています。 一定量のエネルギーの変化に起因する熱力学的温度の変化 熱の。 このようにして、温度単位を基本定数と関連付けることもできます。これは、今日のすべての量の定義で非常に一般的なことです。

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• バウアー、W。 2011. 工学と科学のための物理学。 第1巻。 マグロウヒル。
• ジャンコリ、D。 2006. 物理学：アプリケーションの原則。 6日.. エドプレンティスホール。
• ザパタ、F（s.f）ボルツマン定数：歴史、方程式、微積分、演習。 から回復： https://www.lifeder.com/constante-boltzmann/
• National Metrology Network（2007年9月7日）ボルツマン定数を測定するための新しい手法。 から回復： http://www.metrologia.cl/link.cgi/Noticias/81
• 量子物語（2011年10月8日）ボルツマン定数と温度。 から回復： https://cuentos-cuanticos.com/2011/10/08/constante-de-boltzmann-temperatura/