Шта је БОЛТЗМАНН-ова константа

Иако су често збуњени, температура и енергија нису исти појам. Температура, тачније топлота је облик енергије. Како енергија и температура нису исто, да би се измерила температура система у јединицама енергије, а физичка константа: Болтзманнова константа. Али,каква је Болцманова константа? У овој лекцији од НАСТАВНИКА погледаћемо дефиницију Болцманове константе, како се она односи на Планцково дело и за шта се тренутно користи у физици.

Индекс

1. Болцманова теорија константе
2. Болцманова константа и једначина идеалног гаса
3. Болцманова константа и ентропија
4. Болцманова константа и редефиниција келвина (К).

Болтзманнова константа је вредност која се односи на средњу кинетичку енергију термодинамичког система или објекта вса апсолутном температуром истог. Другим речима: ова константа је а Фактор конверзије за претварање температуре (степени) у јединице енергије (на пример, џула).

Иако је Болтзманн ентропију и вероватноћу први пут повезао 1877. године, очигледно однос никада није изражен кроз одређену нумеричку константу. Било је

Болцманова константа одговара: 1.380 6488 (13) × 10⁻²³ Ј / К. Односно, за сваки келвин степен који систем има, еквивалентно је приближно 1.380 6488 × 10⁻²³ џула енергије.

Иако мало људи зна име Болтзманна, данас је константа која носи његово име незаменљива примена закона термодинамике, статистичка механика и теорија информација. Испод су неке од примена у којима је укључена Болтзманнова константа.

Слика: Слидеплаиер

Једначина идеалног гаса, која нам то омогућава познају глобални тренд на одређено понашање гасовитог система.

Једначина идеалног гаса је: ПВ = нРТ

У једначини идеалног гаса, приказаној горе, имамо а емпиријска константа (одређује се експерименталним методама), која се назива „гасна константа “или Р.. Ова константа заправо долази од множења Болтзманнове константе са Авогадровим бројем (који описује број честица у сваком молу растворене супстанце).

Болцманова и гасна константа су у основи исте, само што се последња односи на један мол, а други не. Ова трансформација се врши само да би се узела у обзир енергија коју ствара свака од честица унутар гаса, јер енергија коју ствара један мол честица неће бити иста као код десет мола они.

Слика: Слидесхаре

Тхе ентропија се врло често дефинише као степен молекуларног поремећаја система, али ова дефиниција није тако јасна у физичкој пракси.

Ентропија се може дефинисати са становишта статистичке механике или са становишта термодинамике, али оба су на снази мера унутрашњег поремећаја система. У статистичкој механици, ентропија нам говори о броју микроскопских стања компатибилних са неким стањем дато макроскопско док се у термодинамици енергија тог поремећаја мери у јединицама енергије / јединицама температура.

Да повежемо оба концепта и да је ентропија кохерентна према термодинамици и према квантној механици, у једначину за механичку ентропију уводи се Болтзманнова константа. То нам омогућава да овај фактор конверзије између енергије и температуре уведемо и „изједначимо у јединицама“ у дефиницију термодинамичке ентропије.

Слика: Слидеплаиер

У последњих неколико година пронађена је нова техника за мерење Болтзманнове константе, што је омогућило тачније одређивање њене вредности.

Нова техника се заснива на примена ласерске апсорпционе спектроскопије. Систем је једноставан за разумевање: Ласер зрака угљен-диоксида пролази кроз комору испуњену гасовитим амонијаком. Ова посуда се током целог експеримента одржава на температури помоћу купке.

Учесталост апсорпције молекула гаса подлеже а допплер покрет, како се повећава топлотна енергија молекула гаса, што се манифестује у половичној ширини апсорпционе линије. Управо је половина ширине апсорпционе линије повезана са Болтзманновом константом.

Верује се да ова методологија је тачнији од акустичке методе, која је до тада коришћена за дефинисање Болтзманнове константе, што би било од велике важности узети је као метод за дефинисање степена келвина.

Шта је келвин (к)

У наше доба келвин се дефинише као термодинамичка температура троструке тачке воде помножене са 1/273,16. Примена ове дефиниције у пракси има неколико методичких потешкоћа, на пример: обезбеђивање изотопског састава воде.

Због тога је неколико аутора предложило промене у дефиницији келвина. Они верују да Болцманову константу треба поправити, а затим редефинисати келвин као варијација термодинамичке температуре која настаје променом одређене количине енергије термичка. На овај начин, такође ће бити могуће повезати температурну јединицу са основном константом, нечим врло уобичајеним у дефиницијама свих величина данас.

Слика: Слидесхаре

Ако желите да прочитате још чланака сличних Шта је Болцманова константа, препоручујемо вам да уђете у нашу категорију Топлота и температура.

• Бауер, В. 2011. Физика за инжењерство и науке. Том 1. Мц Грав Хилл.
• Гианцоли, Д. 2006. Физика: Принципи са апликацијама. 6... Ед Прентице Халл.
• Запата, Ф (с.ф) Болцманова константа: историја, једначине, рачун, вежбе. Опоравио од: https://www.lifeder.com/constante-boltzmann/
• Национална метролошка мрежа (7. септембар 2007.) Нова техника за мерење Болтзманнове константе. Опоравио од: http://www.metrologia.cl/link.cgi/Noticias/81
• Куантум Талес (8. октобар 2011.) Болцманова константа и температура. Опоравио од: https://cuentos-cuanticos.com/2011/10/08/constante-de-boltzmann-temperatura/