Boltzmannova konstanta

Iz Wikipedije, proste enciklopedije

Boltzmannova konstánta [bólcmanova ~] je ena osnovnih fizikalnih konstant, ki povezuje temperaturo z energijo. Imenovana je po avstrijskem fiziku Ludwigu Boltzmannu, ki je konec 19. stoletja postavil temelje statistične mehanike, kjer igra ta konstanta pomembno vlogo. Njena eksperimentalno določena vrednost, izražena v enotah mednarodnega sistema enot, je

k_B = 1,380.650.3(24) · 10^-23 J K^-1

Številke v oklepaju pomenijo statistično odstopanje (standardno deviacijo) na zadnjih dveh izmerjenih mestih.

Splošna plinska konstanta, ki je pripravnejša količina, kadar računamo v molih, je enaka kar Boltzmannovi konstanti, pomnoženi z Avogadrovim številom.

[uredi] Pomen

V termodinamskem sistemu pri absolutni temperaturi T definira Boltzmannova konstanta energijo E = k_B T, ki podaja velikostni red termične energije posameznega mikroskopskega delca v sistemu. Posamičen atom klasičnega idealnega plina ima denimo povprečno kinetično energijo 1,5 k_B T. Pri temperaturi 300 K, kar približno ustreza sobni temperaturi, je vrednost k_B T enaka 4,14 × 10^-21 J oziroma 25,9 meV.

[uredi] Pomen pri definiciji entropije

V statistični mehaniki je entropija S sistema določena z naravnim logaritmom Ω, pri čemer je Ω število mikroskopskih stanj, ki ustrezajo makroskopskemu stanju sistema, določenem z makroskopskimi omejitvami (npr. skupno energijo W):

Sorazmernostni faktor je Boltzmannova konstanta k_B. Ta enačba, ki povezuje mikroskopsko (Ω) z makroskopskim stanjem snovi (določeno z entropijo S), predstavlja osrednjo zamisel statistične mehanike.