Kas yra BOLTZMANN konstanta

Nors jie dažnai painiojami, temperatūra ir energija nėra ta pati sąvoka. Temperatūra, tiksliau šiluma, yra energijos forma. Kadangi energija ir temperatūra nėra vienodi, norint išmatuoti sistemos temperatūrą energijos vienetais, a fizinė konstanta: Boltzmanno konstanta. Bet,kas yra Boltzmanno konstanta? Šioje DĖSTYTOJO pamokoje apžvelgsime Boltzmanno konstantos apibrėžimą, kaip jis susijęs su Plancko darbu ir kam jis šiuo metu naudojamas fizikoje.

Indeksas

1. Boltzmanno pastovi teorija
2. Boltzmanno konstanta ir ideali dujų lygtis
3. Boltzmanno nuolatinė ir entropija
4. Boltzmanno konstanta ir kelvino (K) apibrėžimas iš naujo.

Boltzmanno konstanta yra vertė, susijusi su vidutine kinetine energija termodinaminės sistemos ar objekto csu absoliučia temperatūra to paties. Kitaip tariant: ši konstanta yra a Konversijos koeficientas temperatūrą (laipsnius) paversti energijos vienetais (pavyzdžiui, džauliais).

Nors Boltzmannas pirmą kartą susiejo entropiją ir tikimybę 1877 m., Matyt, santykis niekada nebuvo išreikštas per konkrečią skaitinę konstantą. Tai buvo

Boltzmanno konstanta atitinka: 1 380 6488 (13) × 10⁻²³ J / K. Tai reiškia, kad kiekvienam kelvino laipsniui, kurį turi sistema, jis atitinka maždaug 1 380 6488 × 10⁻²³ energijos džauliai.

Nors nedaugelis žino Boltzmanno vardą, šiandien jo vardą turinti konstanta yra būtina termodinamikos dėsnių taikymas, statistikos mechanika ir informacijos teorija. Kai kurios programos, kuriose dalyvauja Boltzmanno konstantos, parodytos žemiau.

Vaizdas: „Slideplayer“

Ideali dujų lygtis, kuri mums leidžia žinoti pasaulinę tendenciją į tam tikrą dujinės sistemos elgesį.

Ideali dujų lygtis yra: PV = nRT

Aukščiau pateiktoje idealioje dujų lygtyje turime a empirinė konstanta (nustatomas eksperimentiniais metodais), kuris vadinamasdujų konstanta "arba R. Ši konstanta iš tikrųjų gaunama padauginus Boltzmanno konstantą iš Avogadro skaičiaus (kuris apibūdina dalelių skaičių kiekviename ištirpusios medžiagos molyje).

Boltzmanno konstanta ir dujų konstanta iš esmės sutampa, tik pastaroji nurodo vieną molą, o kita - ne. Ši transformacija atliekama tik atsižvelgiant į kiekvienos dalelės sukurtą energiją dujose, nes vieno molio dalelių sukurta energija nebus tokia pati kaip dešimties molių jie.

Vaizdas: „Slideshare“

entropija yra labai dažnai apibrėžiamas kaip sistemos molekulinio sutrikimo laipsnis, tačiau fizinėje praktikoje šis apibrėžimas nėra toks aiškus.

Entropiją galima apibrėžti statistinės mechanikos ar termodinamikos požiūriu, tačiau abu yra vidinio sutrikimo matas sistemos. Statistinėje mechanikoje entropija nurodo mikroskopinių būsenų, suderinamų su būsena, skaičių duota makroskopinė, tuo tarpu termodinamikoje to sutrikimo energija matuojama energijos vienetais / temperatūra.

Norėdami susieti abi sąvokas ir kad entropija yra nuosekli pagal termodinamiką ir kvantinę mechaniką, į mechaninės entropijos lygtį įvedama Boltzmanno konstanta. Tai leidžia mums įvesti šį energijos ir temperatūros perskaičiavimo koeficientą ir „išlyginti vienetais“ apibrėžiant termodinaminę entropiją.

Vaizdas: „Slideplayer“

Pastaraisiais metais rasta nauja technika išmatuoti „Boltzmann“ konstantą, kuri leido tiksliau apibrėžti jo vertę.

Nauja technika yra pagrįsta lazerinės absorbcijos spektroskopijos taikymas. Sistema yra lengvai suprantama: Anglies dioksido lazerio spindulys praeina per kamerą, užpildytą dujiniu amoniaku. Šis indas visą eksperimentą laikomas vonioje, temperatūroje.

Dujų molekulių absorbcijos dažnis patiria a doplerio judėjimas, didėjant dujų molekulių šiluminei energijai, kuri pasireiškia absorbcijos linijos puse pločio. Būtent pusė absorbcijos linijos pločio yra susijusi su Boltzmanno konstanta.

Manoma, kad ši metodika yra tikslesnis nei akustinis metodas, kuris buvo naudojamas iki tol apibrėžiant Boltzmanno konstantą, o tai būtų labai svarbu laikyti ją kelvino laipsnio apibrėžimo metodu.

Kas yra kelvinas (k)

Mūsų dienomis kelvinas apibrėžiamas kaip termodinaminė temperatūra trigubo vandens taško, padauginto iš 1 / 273,16. Pritaikant šį apibrėžimą, kyla keletas metodinių sunkumų, pavyzdžiui: vandens izotopinės sudėties užtikrinimas.

Štai kodėl keli autoriai pasiūlė kelvino apibrėžimo pokyčiai. Jie mano, kad Boltzmanno konstanta turėtų būti fiksuota, tada kelviną apibrėžkite kaip termodinaminės temperatūros kitimas, atsirandantis pasikeitus tam tikram energijos kiekiui terminis. Tokiu būdu temperatūros vienetą taip pat bus galima susieti su pagrindine konstanta, kas šiandien labai įprasta apibrėžiant visus dydžius.

Vaizdas: „Slideshare“

Jei norite perskaityti daugiau straipsnių, panašių į Kas yra Boltzmanno konstanta, rekomenduojame įvesti mūsų kategoriją Šiluma ir temperatūra.

• Baueris, W. 2011. Inžinerijos ir mokslų fizika. 1 tomas. Mc Graw Hill.
• Giancoli, D. 2006. Fizika: principai ir programos. 6-oji.. Ed Prentice salė.
• Zapata, F (s.f) Boltzmanno konstanta: istorija, lygtys, skaičiavimas, pratimai. Atkurta iš: https://www.lifeder.com/constante-boltzmann/
• Nacionalinis metrologijos tinklas (2007 m. Rugsėjo 7 d.) Nauja Boltzmanno konstantos matavimo technika. Atkurta iš: http://www.metrologia.cl/link.cgi/Noticias/81
• „Kvantinės pasakos“ (2011 m. Spalio 8 d.) Boltzmanno konstanta ir temperatūra. Atkurta iš: https://cuentos-cuanticos.com/2011/10/08/constante-de-boltzmann-temperatura/