BOLTZMANN 상수는 무엇입니까
자주 헷갈리긴 하지만, 온도와 에너지는 같은 개념이 아닙니다. 온도 또는 열은 에너지의 한 형태입니다. 에너지와 온도는 같지 않기 때문에 계의 온도를 에너지 단위로 측정하기 위해서는 물리적 상수: 볼츠만 상수. 하지만,볼츠만 상수는 무엇인가? 교사의 이 수업에서 우리는 볼츠만 상수의 정의, 그것이 플랑크의 작업과 어떻게 관련되는지, 그리고 현재 물리학에서 무엇에 사용되는지 살펴볼 것입니다.
인덱스
- 볼츠만 상수 이론
- 볼츠만 상수와 이상 기체 방정식
- 볼츠만 상수와 엔트로피
- 볼츠만 상수와 켈빈(K)의 재정의.
볼츠만의 불변 이론.
볼츠만 상수는 평균 운동 에너지와 관련된 값 열역학 시스템 또는 물체의 c절대 온도로 동일한의. 즉, 이 상수는 전환 요소 온도(도)를 에너지 단위(예: 줄)로 변환합니다.
볼츠만은 1877년에 처음으로 엔트로피와 확률을 연결했지만, 분명히 그 관계는 특정한 수치 상수를 통해 표현된 적이 없었습니다. 그것은 막스 플랑크 WHO 처음으로 k 값을 입력하고, 그리고 누가 현재 사용하고 있는 것은 아니지만 그에 가까운 정확한 값을 제시했습니다.
볼츠만 상수 해당: 1,380 6488 (13) × 10−23 제이/케이 즉, 시스템이 갖는 각 켈빈도에 대해 약 1,380 6488 × 10에 해당합니다.−23 에너지 줄.
볼츠만의 이름을 아는 사람은 거의 없지만 오늘날 그의 이름을 나타내는 상수는 볼츠만의 필수 요소입니다. 열역학 법칙의 적용, 통계 역학 및 정보 이론. 다음은 Boltzmann 상수가 관련된 몇 가지 응용 프로그램입니다.
이미지: 슬라이드 플레이어
볼츠만 상수와 이상 기체 방정식.
이상 기체 방정식을 통해 글로벌 트렌드를 알고 기체 시스템의 특정 행동.
이상 기체 방정식은 다음과 같습니다. PV = nRT
위에 표시된 이상 기체 방정식에서 경험적 상수 (실험 방법에 의해 결정됨), 이는 "기체 상수 "또는 R. 이 상수는 실제로 볼츠만 상수에 아보가드로 수(용질 1몰의 입자 수를 나타냄)를 곱한 결과입니다.
볼츠만 상수와 기체 상수는 본질적으로 동일하며 후자만 하나의 몰을 나타내고 다른 하나는 그렇지 않습니다. 이 변환은 각 입자에 의해 생성된 에너지를 고려하기 위해서만 수행됩니다. 기체 내에서 1몰의 입자가 생성한 에너지는 10몰의 입자와 동일하지 않기 때문에 그들.
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볼츠만 상수와 엔트로피.
그만큼 엔트로피 매우 자주 다음과 같이 정의됩니다. 시스템의 분자 무질서 정도, 그러나 이 정의는 물리적 실습에서 그렇게 명확하지 않습니다.
엔트로피는 통계 역학의 관점에서 또는 열역학의 관점에서 정의될 수 있지만 둘 다 유효합니다. 내부 장애의 척도 시스템의. 통계 역학에서 엔트로피는 상태와 호환되는 미시적 상태의 수를 알려줍니다. 열역학에서 거시적으로 주어진 장애의 에너지는 에너지 단위 / 단위로 측정됩니다. 온도.
두 개념을 연결하고 엔트로피가 열역학과 양자 역학에 따라 일관성이 있다는 것을, 볼츠만 상수는 기계적 엔트로피 방정식에 도입됩니다. 이를 통해 우리는 에너지와 온도 사이의 변환 계수를 도입하고 열역학 엔트로피의 정의에 "단위로 동일화"할 수 있습니다.
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볼츠만 상수와 켈빈(K)의 재정의.
최근 몇 년 동안 새로운 기술이 발견되었습니다 볼츠만 상수를 측정하여 값을 보다 정확하게 정의할 수 있었습니다.
새로운 기술은 다음을 기반으로 합니다. 레이저 흡수 분광법의 응용. 시스템은 이해하기 쉽습니다. 이산화탄소 레이저 빔이 암모니아 기체로 채워진 챔버를 통과합니다. 이 용기는 전체 실험 동안 항온조를 사용하여 온도를 유지합니다.
기체 분자의 흡수 주파수는 도플러 운동, 기체 분자의 열에너지가 증가함에 따라 흡수선의 반값폭으로 나타납니다. 볼츠만 상수와 관련된 것은 정확히 흡수선의 반폭입니다.
이 방법론은 어쿠스틱 방식보다 정확하고, 그것은 그때까지 Boltzmann 상수를 정의하는 데 사용되었으며 켈빈도를 정의하는 방법으로 사용하는 것이 매우 중요합니다.
켈빈(k)이란?
우리 시대에 켈빈은 다음과 같이 정의됩니다. 열역학적 온도 물의 삼중점에 1/273.16을 곱합니다. 이 정의를 실행에 옮기는 것은 몇 가지 방법론적인 어려움이 있습니다. 예를 들어, 물의 동위원소 구성을 확인하는 것입니다.
그래서 여러 저자들이 제안한 켈빈 정의의 변경. 그들은 볼츠만 상수가 고정되어야 한다고 믿고 켈빈을 다음과 같이 재정의합니다. 일정량의 에너지 변화로 인한 열역학적 온도의 변화 열의. 이러한 방식으로 온도 단위를 기본 상수와 연관시키는 것도 가능합니다. 이는 오늘날 모든 양의 정의에서 매우 일반적인 것입니다.
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서지
- 바우어, W. 2011. 공학 및 과학을 위한 물리학. 1권. 맥 그로 힐.
- 지안콜리, D. 2006. 물리학: 응용 원리. 6번째.. 에드 프렌티스 홀.
- Zapata, F(s.f) Boltzmann 상수: 역사, 방정식, 미적분학, 연습. 에서 복구: https://www.lifeder.com/constante-boltzmann/
- National Metrology Network(2007년 9월 7일) Boltzmann 상수를 측정하는 새로운 기술. 에서 복구: http://www.metrologia.cl/link.cgi/Noticias/81
- 양자 이야기(2011년 10월 8일) 볼츠만 상수 및 온도. 에서 복구: https://cuentos-cuanticos.com/2011/10/08/constante-de-boltzmann-temperatura/