Boltzmann állandó

A Boltzmann-állandó értékei különböző mértékegységekben
Numerikus érték Mértékegység
1,380 649⋅10 −23 J K −1 [1 ]
1,380 649⋅10 −16 erg K −1 _
8,617 333 262… ⋅10 −5 eV K −1 [ 2]

A Boltzmann-állandó ( vagy )  egy fizikai állandó , amely meghatározza a hőmérséklet és az energia közötti kapcsolatot . Ludwig Boltzmann osztrák fizikusról nevezték el , aki jelentős mértékben hozzájárult a statisztikai fizikához , amelyben ez az állandó kulcsszerepet játszik. Értéke az SI Nemzetközi Mértékegységrendszerben az SI alapegységek definícióiban bekövetkezett változásoknak megfelelően pontosan megegyezik

k = 1,380 649 10-23 J / K .

A Planck-mértékegységek rendszerében a Boltzmann-állandót választották a rendszer egyik alapegységének [3] .

Az univerzális gázállandót a Boltzmann-állandó és az Avogadro-szám szorzataként határozzuk meg . A gázállandó kényelmesebb, ha a részecskék számát mólokban adjuk meg .

A hőmérséklet és az energia kapcsolata

Egy homogén ideális gázban abszolút hőmérsékleten a transzlációs szabadsági fokonkénti energia a Maxwell - eloszlásból következően . Szobahőmérsékleten (300 K ) ez az energia 2,07 10-21 J vagy 0,012926 eV . Egy monatomikus ideális gázban minden atomnak három szabadsági foka van, amelyek három térbeli tengelynek felelnek meg, ami azt jelenti, hogy minden atomnak energiája van .

A hőenergia ismeretében kiszámítható az atomsebesség négyzetgyökértéke, amely fordítottan arányos az atomtömeg négyzetgyökével. A négyzetes középsebesség szobahőmérsékleten 1370 m/s hélium és 240 m/s xenon között változik . Molekuláris gáz esetén a helyzet bonyolultabbá válik, például a kétatomos gáznak 5 szabadsági foka van - 3 transzlációs és 2 forgási (alacsony hőmérsékleten, amikor a molekulában lévő atomok rezgései nem gerjesztődnek, és további fokozatok szabadságot nem adunk hozzá).

Az entrópia definíciója

Egy termodinamikai rendszer entrópiája egy adott makroszkopikus állapotnak (például adott összenergiájú állapotnak) megfelelő különböző mikroállapotok számának természetes logaritmusával arányos mennyiség .

Az arányossági együttható a Boltzmann-állandó. Ez a kifejezés, amely meghatározza a mikroszkopikus ( ) és a makroszkopikus állapotok ( ) közötti kapcsolatot, kifejezi a statisztikai mechanika központi gondolatát.

Érték rögzítése

A 2011. október 17-21-én megtartott XXIV. Általános Súly- és Mértékkonferencia határozatot [4] fogadott el , amelyben különösen azt javasolta, hogy a Nemzetközi Mértékegységrendszer jövőbeni felülvizsgálatát oly módon hajtsák végre. mint a Boltzmann-állandó értékének rögzítésére, amely után pontosan bizonyosnak tekintjük . Ennek eredményeként a k = 1,380 6X⋅10 −23 J/K pontos egyenlőségnek kellett teljesülnie, ahol X egy vagy több jelentős számot helyettesít, amelyeket a legpontosabb CODATA ajánlások alapján kellett tovább meghatározni .

Ez a rögzítés a termodinamikai hőmérséklet kelvin mértékegységének újradefiniálására való törekvéssel társult , összekapcsolva annak értékét a Boltzmann-állandó értékével.

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ Boltzmann állandó  . CODATA Az alapvető fizikai állandók 2014-es, nemzetközileg ajánlott értékei . NIST (2014). Letöltve: 2016. november 3. Az eredetiből archiválva : 2005. augusztus 24..
  2. ↑ Alapvető fizikai állandók – Teljes lista . Letöltve: 2011. június 19. Az eredetiből archiválva : 2013. december 8..
  3. ↑ Chertov A. G. Fizikai mennyiségek mértékegységei. - M . : " Felsőiskola ", 1977. - S. 23. - 287 p.
  4. ↑ A Nemzetközi Mértékegységrendszer lehetséges jövőbeni felülvizsgálatáról az SI archiválva : 2012. március 4. a CGPM 24. ülésének Wayback Machine 1. határozatában (2011)
 Planck egységek
Fő
Származtatott egységek
Használt