Что такое постоянная БОЛЬЦМАННА
Хотя их часто путают, температура и энергия - это не одно и то же. Температура или, скорее, тепло - это форма энергии. Поскольку энергия и температура не одно и то же, чтобы измерить температуру системы в единицах энергии, необходимо физическая постоянная: Постоянная Больцмана. Но,что такое постоянная Больцмана? В этом уроке от УЧИТЕЛЯ мы рассмотрим определение постоянной Больцмана, как она соотносится с работой Планка и для чего она в настоящее время используется в физике.
Индекс
- Теория постоянной Больцмана
- Постоянная Больцмана и уравнение идеального газа
- Постоянная Больцмана и энтропия
- Постоянная Больцмана и новое определение кельвина (K).
Теория постоянной Больцмана.
Постоянная Больцмана равна значение, относящееся к средней кинетической энергии термодинамической системы или объекта cс абсолютной температурой того же самого. Другими словами: эта константа Фактор общения для преобразования температуры (градусов) в единицы энергии (например, джоули).
Хотя Больцман впервые связал энтропию и вероятность в 1877 году, очевидно, что связь никогда не выражалась через конкретную числовую константу. Это было Макс планк кто впервые ввела значение k, и кто предложил точное значение, которое, хотя оно и не используется в настоящее время, довольно близко к нему.
Постоянная Больцмана соответствует: 1,380 6488 (13) × 10−23 Дж / К. То есть для каждого градуса Кельвина, который имеет система, он эквивалентен приблизительно 1380 6488 × 10−23 джоулей энергии.
Хотя мало кто знает имя Больцмана, сегодня константа, носящая его имя, незаменима в применение законов термодинамики, статистическая механика и теория информации. Ниже приведены некоторые из приложений, в которых используется постоянная Больцмана.
Изображение: Slideplayer
Постоянная Больцмана и уравнение идеального газа.
Уравнение идеального газа, которое позволяет нам знать мировую тенденцию определенному поведению газовой системы.
Уравнение идеального газа: PV = nRT
В уравнении идеального газа, показанном выше, мы имеем эмпирическая константа (определяется экспериментальными методами), который называется "газовая постоянная »или R. Эта константа фактически получается из умножения постоянной Больцмана на число Авогадро (которое описывает количество частиц в каждом моль растворенного вещества).
Постоянная Больцмана и газовая постоянная по существу одинаковы, только последнее относится к одному молю, а другое - нет. Это преобразование делается только для того, чтобы учесть энергию, создаваемую каждой из частиц. внутри газа, так как энергия, создаваемая одним мольом частиц, не будет такой же, как десятью молями Они.
Изображение: Slideshare
Постоянная Больцмана и энтропия.
В энтропия очень часто определяется как степень молекулярной неупорядоченности системы, но на практике это определение не так однозначно.
Энтропию можно определить с точки зрения статистической механики или с точки зрения термодинамики, но в действительности действуют оба критерия. мера внутреннего беспорядка системы. В статистической механике энтропия сообщает нам количество микроскопических состояний, совместимых с состоянием дано макроскопически, в то время как в термодинамике энергия этого беспорядка измеряется в единицах энергии / единицах температура.
Чтобы связать обе концепции и то, что энтропия согласована согласно термодинамике и согласно квантовой механике, постоянная Больцмана вводится в уравнение для механической энтропии. Это позволяет нам ввести коэффициент преобразования между энергией и температурой и «уравнять в единицах» определение термодинамической энтропии.
Изображение: Slideplayer
Постоянная Больцмана и новое определение кельвина (K).
В былые времена была найдена новая техника для измерения постоянной Больцмана, что позволило более точно определить ее значение.
Новая методика основана на применение лазерной абсорбционной спектроскопии. Система проста для понимания: луч лазера на диоксиде углерода проходит через камеру, заполненную газообразным аммиаком. Этот контейнер поддерживается при температуре с помощью бани в течение всего эксперимента.
Частота поглощения молекул газа претерпевает доплеровское движение, с увеличением тепловой энергии молекул газа, что проявляется в полуширине линии поглощения. Именно полуширина линии поглощения связана с постоянной Больцмана.
Считается, что эта методология точнее акустического метода, это использовалось до тех пор для определения постоянной Больцмана, что было бы очень важно, чтобы использовать его как метод определения степени Кельвина.
Что такое кельвин (к)
В наши дни кельвин определяется как термодинамическая температура тройной точки воды, умноженной на 1 / 273,16. Применение этого определения на практике связано с рядом методических трудностей, например: обеспечение изотопного состава воды.
Вот почему несколько авторов предложили изменения в определении кельвина. Они считают, что постоянная Больцмана должна быть фиксированной, а затем заново определяют кельвин как изменение термодинамической температуры в результате изменения определенного количества энергии термический. Таким образом, можно будет связать единицу измерения температуры с фундаментальной константой, что очень часто встречается в определениях всех величин сегодня.
Изображение: Slideshare
Если вы хотите прочитать больше статей, похожих на Что такое постоянная Больцмана, рекомендуем вам войти в нашу категорию Тепло и температура.
Библиография
- Бауэр, В. 2011. Физика для инженерии и наук. Том 1. Мак Гроу Хилл.
- Джанколи, Д. 2006. Физика: принципы с приложениями. 6-е.. Эд Прентис Холл.
- Сапата, F (s.f) постоянная Больцмана: история, уравнения, исчисление, упражнения. Выздоровел от: https://www.lifeder.com/constante-boltzmann/
- Национальная метрологическая сеть (7 сентября 2007 г.) Новый метод измерения постоянной Больцмана. Выздоровел от: http://www.metrologia.cl/link.cgi/Noticias/81
- Квантовые сказки (8 октября 2011 г.) Постоянная Больцмана и температура. Выздоровел от: https://cuentos-cuanticos.com/2011/10/08/constante-de-boltzmann-temperatura/