Care este constanta BOLTZMANN

Deși sunt adesea confuzi, temperatura și energia nu sunt același concept. Temperatura, sau mai bine zis căldura, este o formă de energie. Deoarece energia și temperatura nu sunt aceleași, pentru a măsura temperatura unui sistem în unități de energie, a constanta fizica: Constanta lui Boltzmann. Dar,care este constanta lui Boltzmann? În această lecție de la un PROFESOR vom vedea definiția constantei lui Boltzmann, cum se raportează la opera lui Planck și la ce este folosită în prezent în fizică.

Index

1. Teoria constantă a lui Boltzmann
2. Constanta lui Boltzmann și ecuația ideală a gazelor
3. Constanta și entropia lui Boltzmann
4. Constanta lui Boltzmann și redefinirea kelvinului (K).

Constanta lui Boltzmann este valoare care raportează energia cinetică medie a unui sistem termodinamic sau a unui obiect ccu temperatura absolută de acelasi. Cu alte cuvinte: această constantă este a Factor de conversie pentru a converti temperatura (grade) în unități de energie (julii, de exemplu)

Deși Boltzmann a legat prima dată entropia și probabilitatea în 1877, se pare că relația nu a fost niciodată exprimată printr-o constantă numerică specifică. Era Max planck care a introdus valoarea k pentru prima dată, și cine a oferit o valoare exactă care, deși nu este cea utilizată în prezent, este destul de apropiată de ea.

Constanta lui Boltzmann corespunde: 1.380 6488 (13) × 10⁻²³ J / K. Adică, pentru fiecare grad kelvin pe care îl are un sistem, este echivalent cu aproximativ 1.380 6488 × 10⁻²³ jouli de energie.

Deși puțini cunosc numele lui Boltzmann, astăzi constanta care îi poartă numele este indispensabilă în aplicarea legilor termodinamicii, mecanica statistică și teoria informației. Mai jos sunt câteva dintre aplicațiile în care este implicată constanta Boltzmann.

Imagine: Slideplayer

Ecuația gazului ideal, care ne permite cunoașteți tendința globală la un anumit comportament al unui sistem gazos.

Ecuația ideală a gazului este: PV = nRT

În ecuația gazului ideal, prezentată mai sus, avem un constantă empirică (determinat prin metode experimentale), care se numește „constantă de gaz "sau R. Această constantă vine de fapt din multiplicarea constantei lui Boltzmann cu numărul lui Avogadro (care descrie numărul de particule din fiecare mol de solut).

Constanta lui Boltzmann și cea a gazului sunt în esență aceleași, doar aceasta din urmă se referă la un mol, iar celălalt nu. Această transformare se face doar pentru a lua în considerare energia creată de fiecare dintre particule în interiorul gazului, deoarece energia creată de un mol de particule nu va fi aceeași cu cea de zece moli de ei.

Imagine: Slideshare

entropie este foarte des definit ca gradul de tulburare moleculară a unui sistem, dar această definiție nu este atât de clară în practica fizică.

Entropia poate fi definită din punctul de vedere al mecanicii statistice sau din punctul de vedere al termodinamicii, dar ambele sunt în vigoare o măsură a tulburării interne a unui sistem. În mecanica statistică, entropia ne spune numărul de stări microscopice compatibile cu o stare dat macroscopic în timp ce în termodinamică energia acelei tulburări este măsurată în unități de energie / unități de temperatura.

Pentru a lega ambele concepte și că entropia este coerentă conform termodinamicii și conform mecanicii cuantice, constanta Boltzmann este introdusă în ecuația pentru entropie mecanică. Acest lucru ne permite să introducem acest factor de conversie între energie și temperatură și să „egalăm în unități” la definiția entropiei termodinamice.

Imagine: Slideplayer

În ultimii ani s-a găsit o nouă tehnică pentru a măsura constanta Boltzmann, ceea ce a permis definirea mai exactă a valorii sale.

Noua tehnică se bazează pe aplicarea spectroscopiei de absorbție laser. Sistemul este ușor de înțeles: un fascicul laser cu dioxid de carbon este trecut printr-o cameră umplută cu amoniac gazos. Acest recipient este ținut la temperatură prin intermediul unei băi pe tot parcursul experimentului.

Frecvența absorbției moleculelor de gaz suferă o mișcarea doppler, pe măsură ce crește energia termică a moleculelor de gaz, care se manifestă în jumătatea lățimii liniei de absorbție. Tocmai jumătatea lățimii liniei de absorbție este legată de constanta lui Boltzmann.

Se crede că această metodologie este mai precisă decât metoda acustică, care a fost folosit până atunci pentru a defini constanta lui Boltzmann, ceea ce ar fi de o mare importanță să o luăm ca metodă de definire a gradului Kelvin.

Ce este kelvin (k)

În zilele noastre kelvinul este definit ca temperatura termodinamică din punctul triplu al apei înmulțit cu 1 / 273,16. Punerea în practică a acestei definiții are mai multe dificultăți metodice, de exemplu: asigurarea compoziției izotopice a apei.

De aceea mai mulți autori au sugerat modificări în definiția kelvinului. Ei cred că constanta Boltzmann ar trebui să fie fixată, iar apoi să redefinească kelvinul ca fiind variație a temperaturii termodinamice care rezultă din schimbarea unei anumite cantități de energie termic. În acest fel, va fi, de asemenea, posibil să se coreleze unitatea de temperatură cu o constantă fundamentală, ceva foarte obișnuit în definițiile tuturor cantităților de astăzi.

Imagine: Slideshare

Dacă doriți să citiți mai multe articole similare cu Care este constanta lui Boltzmann, vă recomandăm să introduceți categoria noastră de Căldură și temperatură.

• Bauer, W. 2011. Fizică pentru inginerie și științe. Volumul 1. Mc Graw Hill.
• Giancoli, D. 2006. Fizică: principii cu aplicații. 6.. Ed Prentice Hall.
• Zapata, F (s.f) Constanta lui Boltzmann: istorie, ecuații, calcul, exerciții. Recuperat din: https://www.lifeder.com/constante-boltzmann/
• Rețeaua Națională de Metrologie (7 septembrie 2007) Nouă tehnică de măsurare a constantei Boltzmann. Recuperat din: http://www.metrologia.cl/link.cgi/Noticias/81
• Povești cuantice (8 octombrie 2011) Constanta și temperatura lui Boltzmann. Recuperat din: https://cuentos-cuanticos.com/2011/10/08/constante-de-boltzmann-temperatura/