Boltzmann konstant

Værdier af Boltzmann-konstanten i forskellige enheder
Numerisk værdi Enhed
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]

Boltzmann-konstanten ( eller )  er en fysisk konstant , der bestemmer forholdet mellem temperatur og energi . Opkaldt efter den østrigske fysiker Ludwig Boltzmann , der ydede store bidrag til statistisk fysik , hvor denne konstant spiller en nøglerolle. Dens værdi i det internationale system af enheder SI, ifølge ændringer i definitionerne af de grundlæggende SI-enheder, er nøjagtigt lig med

k \u003d 1.380 64910 −23 J / K.

I systemet af Planck-enheder er Boltzmann-konstanten valgt som en af ​​systemets grundenheder [3] .

Den universelle gaskonstant er defineret som produktet af Boltzmann-konstanten og Avogadro-tallet , . Gaskonstanten er mere bekvem, når antallet af partikler er angivet i mol .

Sammenhæng mellem temperatur og energi

I en homogen ideel gas ved absolut temperatur er energien per translationsgrad af frihed , som følger af Maxwell-fordelingen , . Ved stuetemperatur (300 K ) er denne energi 2,07 10 −21 J , eller 0,012926 eV . I en monoatomisk idealgas har hvert atom tre frihedsgrader svarende til tre rumlige akser, hvilket betyder at hvert atom har energi i .

Ved at kende den termiske energi kan man beregne den rod-middel-kvadrat-atomhastighed, som er omvendt proportional med kvadratroden af ​​atommassen. Den gennemsnitlige kvadratiske hastighed ved stuetemperatur varierer fra 1370 m/s for helium til 240 m/s for xenon . I tilfælde af en molekylær gas bliver situationen mere kompliceret, for eksempel har en diatomisk gas 5 frihedsgrader - 3 translationelle og 2 roterende (ved lave temperaturer, når vibrationer af atomer i et molekyle ikke exciteres og yderligere grader af frihed er ikke tilføjet).

Definition af entropi

Entropien af ​​et termodynamisk system er defineret som en størrelse proportional med den naturlige logaritme af antallet af forskellige mikrotilstande svarende til en given makroskopisk tilstand (for eksempel en tilstand med en given total energi).

Proportionalitetskoefficienten er Boltzmann-konstanten. Dette udtryk, som definerer forholdet mellem mikroskopiske ( ) og makroskopiske tilstande ( ), udtrykker den centrale idé om statistisk mekanik.

Ret en værdi

XXIV General Conference on Weights and Measures , afholdt den 17.-21. oktober 2011, vedtog en resolution [4] , hvori det især blev foreslået, at den fremtidige revision af det internationale system af enheder udføres på en sådan måde som at fastsætte værdien af ​​Boltzmann-konstanten, hvorefter den vil blive betragtet som sikker præcis . Som følge heraf skulle den nøjagtige lighed k = 1.380 6X⋅10 −23 J/K opfyldes, hvor X erstatter et eller flere signifikante tal, som skulle bestemmes nærmere ud fra de mest nøjagtige CODATA- anbefalinger .

En sådan fiksering var forbundet med ønsket om at omdefinere enheden for termodynamisk temperatur kelvin , der forbinder dens værdi med værdien af ​​Boltzmann-konstanten.

Se også

Noter

  1. ↑ Boltzmann konstant  . CODATA Internationalt anbefalede 2014 værdier af de fundamentale fysiske konstanter . NIST (2014). Hentet 3. november 2016. Arkiveret fra originalen 24. august 2005.
  2. ↑ Grundlæggende fysiske konstanter - komplet liste . Hentet 19. juni 2011. Arkiveret fra originalen 8. december 2013.
  3. ↑ Chertov A. G. Enheder af fysiske størrelser. - M . : " Højere Skole ", 1977. - S. 23. - 287 s.
  4. ↑ Om den mulige fremtidige revision af det internationale system af enheder, SI Arkiveret 4. marts 2012 ved Wayback Machine Resolution 1 fra det 24. møde i CGPM (2011)
 Planck enheder
Hoved
Afledte enheder
Brugt i