Lahir pada tahun 1844 di Wina. Boltzmann adalah pionir dan pionir dalam sains. Karya-karya dan penelitiannya seringkali tidak dapat dipahami dan ditolak oleh masyarakat. Namun, dengan pengembangan lebih lanjut fisikawan, karyanya diakui dan kemudian diterbitkan.
Minat ilmiah ilmuwan mencakup bidang-bidang mendasar seperti fisika dan matematika. Sejak tahun 1867, ia bekerja sebagai guru di sejumlah perguruan tinggi. lembaga pendidikan. Dalam penelitiannya, ia menemukan bahwa hal ini disebabkan oleh dampak kacau molekul pada dinding wadah tempat mereka berada, sedangkan suhu secara langsung bergantung pada kecepatan pergerakan partikel (molekul), dengan kata lain, pada kecepatannya. Oleh karena itu, semakin tinggi kecepatan pergerakan partikel-partikel ini, semakin tinggi suhunya. Nama konstanta Boltzmann diambil dari nama ilmuwan Austria yang terkenal. Dialah yang berkontribusi kontribusi yang sangat berharga dalam pengembangan fisika statis.
Arti fisis dari besaran konstan ini
Konstanta Boltzmann mendefinisikan hubungan antara suhu dan energi. Dalam mekanika statis, ini memainkan peran kunci utama. Konstanta Boltzmann sama dengan k=1,3806505(24)*10 -23 J/K. Angka-angka dalam tanda kurung menunjukkan kesalahan nilai yang diperbolehkan relatif terhadap digit terakhir. Perlu dicatat bahwa konstanta Boltzmann juga dapat diturunkan dari konstanta fisika lainnya. Namun perhitungan ini cukup rumit dan sulit dilakukan. Mereka membutuhkan pengetahuan yang mendalam tidak hanya di bidang fisika, tetapi juga
Konstanta Boltzmann membangun jembatan dari makrokosmos ke mikrokosmos, menghubungkan suhu dengan energi kinetik molekul.
Ludwig Boltzmann adalah salah satu pencipta teori kinetika molekuler gas, yang berdasarkan gambaran modern tentang hubungan antara pergerakan atom dan molekul, di satu sisi, dan sifat makroskopis materi, seperti suhu dan tekanan, pada yang lainnya, didasarkan. Dalam gambar ini, tekanan gas ditentukan oleh tumbukan elastis molekul gas pada dinding bejana, dan suhu ditentukan oleh kecepatan pergerakan molekul (atau lebih tepatnya, energi kinetiknya). lebih tinggi suhunya.
Konstanta Boltzmann memungkinkan untuk menghubungkan secara langsung karakteristik dunia mikro dengan karakteristik dunia makro - khususnya, dengan pembacaan termometer. Berikut adalah rumus utama yang membangun hubungan ini:
1/2 mv 2 = kT
Di mana M Dan v— masing-masing, massa dan kecepatan rata-rata molekul gas, T adalah suhu gas (pada skala Kelvin absolut), dan k— Konstanta Boltzmann. Persamaan ini menjembatani kesenjangan antara dua dunia, menghubungkan karakteristik tingkat atom (di sisi kiri) dengan sifat volumetrik(di sebelah kanan), yang dapat diukur dengan menggunakan alat manusia, dalam hal ini termometer. Koneksi ini disediakan oleh konstanta Boltzmann k, sama dengan 1,38 x 10 -23 J/K.
Cabang ilmu fisika yang mempelajari hubungan antara fenomena dunia mikro dan dunia makro disebut mekanika statistik. Hampir tidak ada persamaan atau rumus di bagian ini yang tidak menyertakan konstanta Boltzmann. Salah satu hubungan ini diturunkan oleh orang Austria sendiri, dan ini disebut secara sederhana Persamaan Boltzmann:
S = k mencatat P + B
Di mana S- entropi sistem ( cm. Hukum kedua termodinamika) P- disebut bobot statistik(elemen yang sangat penting dari pendekatan statistik), dan B- konstanta lainnya.
Sepanjang hidupnya, Ludwig Boltzmann benar-benar mendahului zamannya, mengembangkan dasar-dasar teori atom modern tentang struktur materi, terlibat dalam perselisihan sengit dengan mayoritas konservatif pada masanya. komunitas ilmiah, yang menganggap atom hanya sebagai konvensi, sesuai untuk perhitungan, tetapi bukan objek di dunia nyata. Ketika pendekatan statistiknya tidak menemui pemahaman sedikit pun bahkan setelah munculnya teori relativitas khusus, Boltzmann bunuh diri pada saat depresi berat. Persamaan Boltzmann terukir di batu nisannya.
Boltzmann, 1844-1906
Fisikawan Austria. Lahir di Wina dari keluarga pegawai negeri. Belajar di Universitas Wina pada mata kuliah yang sama dengan Josef Stefan ( cm. hukum Stefan-Boltzmann). Setelah membela diri pada tahun 1866, ia melanjutkan karir ilmiahnya, memegang posisi di waktu yang berbeda jabatan profesor di departemen fisika dan matematika di universitas Graz, Wina, Munich dan Leipzig. Menjadi salah satu pendukung utama realitas keberadaan atom, ia membuat sejumlah penemuan teoretis luar biasa yang menjelaskan bagaimana fenomena pada tingkat atom mempengaruhi sifat fisik dan perilaku materi.
Kupu-kupu tentu saja tidak tahu apa-apa tentang ular. Tapi burung pemburu kupu-kupu tahu tentang mereka. Burung yang tidak mengenali ular dengan baik lebih mungkin...
Satu oktaf adalah interval antara dua bunyi terdekat dengan nama yang sama: do dan do, re dan re, dll. Dari sudut pandang fisika, “kekerabatan” dari...
Pada tahun 27 SM. e. Kaisar Romawi Oktavianus menerima gelar Augustus, yang dalam bahasa Latin berarti “suci” (untuk menghormati sosok yang sama, omong-omong...
Sebuah lelucon terkenal berbunyi: “NASA menghabiskan beberapa juta dolar untuk mengembangkan pena khusus yang dapat menulis di luar angkasa....
Sekitar 10 juta molekul organik (yaitu berbasis karbon) dan hanya sekitar 100 ribu molekul anorganik yang diketahui. Selain itu...
Berbeda dengan kaca biasa, kaca kuarsa memungkinkan sinar ultraviolet melewatinya. Pada lampu kuarsa, sumber sinar ultraviolet adalah pelepasan gas dalam uap merkuri. Dia...
Dengan perbedaan suhu yang besar, aliran udara ke atas yang kuat muncul di dalam awan. Berkat mereka, tetesan air dapat bertahan di udara untuk waktu yang lama dan...
Konstanta Boltzmann ( atau ) - konstanta fisik yang menentukan hubungan antara suhu dan energi. Dinamakan setelah fisikawan Austria Ludwig Boltzmann, yang memberikan kontribusi besar pada fisika statistik, di mana konstanta ini memainkan peran kunci. Nilai eksperimennya dalam Sistem Satuan Internasional (SI) adalah:
J/.
Angka-angka dalam tanda kurung menunjukkan kesalahan standar pada digit terakhir nilai kuantitas. Dalam sistem alami satuan Planck, satuan alami suhu diberikan sehingga konstanta Boltzmann sama dengan satu.
Hubungan antara suhu dan energi
Dalam gas ideal homogen pada suhu absolut , energi setiap derajat kebebasan translasi adalah sama, sebagai berikut dari distribusi Maxwell, . Pada suhu kamar(300 ) energi ini J, atau 0,013 eV. Secara monatomik gas ideal setiap atom memiliki tiga derajat kebebasan yang berhubungan dengan tiga sumbu spasial, yang berarti setiap atom memiliki energi sebesar .
Mengetahui energi panas, kita dapat menghitung akar rata-rata kecepatan kuadrat atom, yang berbanding terbalik akar kuadrat massa atom. Kecepatan akar rata-rata kuadrat pada suhu kamar bervariasi dari 1370 m/s untuk helium hingga 240 m/s untuk xenon. Dalam kasus gas molekuler situasinya menjadi lebih rumit, misalnya, gas diatomik memiliki lima derajat kebebasan (pada suhu rendah, ketika getaran atom dalam molekul tidak tereksitasi).
Definisi entropi
Entropi sistem termodinamika didefinisikan sebagai logaritma natural dari jumlah keadaan mikro yang berbeda , sesuai dengan keadaan makroskopis tertentu (misalnya, keadaan dengan energi total tertentu).
Faktor proporsionalitas dan merupakan konstanta Boltzmann. Ini adalah ekspresi yang mendefinisikan hubungan antara mikroskopis ( ) dan keadaan makroskopis ( ), mengungkapkan gagasan utama mekanika statistik.
Asumsi fiksasi nilai
Konferensi Umum Berat dan Ukuran XXIV, yang diadakan pada tanggal 17-21 Oktober 2011, mengadopsi resolusi yang, khususnya, diusulkan agar revisi Sistem Satuan Internasional di masa depan harus dilakukan sedemikian rupa untuk perbaiki nilai konstanta Boltzmann, setelah itu dianggap pasti tepat. Hasilnya, itu akan dieksekusi akurat persamaan k=1,380 6X 10 −23 J/K. Dugaan fiksasi ini dikaitkan dengan keinginan untuk mendefinisikan kembali satuan suhu termodinamika kelvin, menghubungkan nilainya dengan nilai konstanta Boltzmann.
Lihat juga
Tulis ulasan tentang artikel "Konstanta Boltzmann"
Catatan
| Ini adalah rancangan artikel tentang termodinamika dan fisika statistik. Anda dapat membantu proyek dengan menambahkannya. |
Kutipan yang mencirikan Konstanta Boltzmann
– Tapi apa maksudnya ini? – Kata Natasha sambil berpikir.- Oh, aku tidak tahu betapa luar biasa semua ini! - kata Sonya sambil memegangi kepalanya.
Beberapa menit kemudian, Pangeran Andrei menelepon, dan Natasha datang menemuinya; dan Sonya, merasakan emosi dan kelembutan yang jarang dialaminya, tetap berada di dekat jendela, merenungkan betapa luar biasa kejadian yang telah terjadi.
Pada hari ini ada kesempatan untuk mengirim surat kepada tentara, dan Countess menulis surat kepada putranya.
“Sonya,” kata Countess sambil mengangkat kepalanya dari surat itu saat keponakannya berjalan melewatinya. – Sonya, maukah kamu menulis surat kepada Nikolenka? - kata Countess dengan suara pelan dan gemetar, dan di sorot matanya yang lelah, melihat melalui kacamata, Sonya membaca semua yang dipahami Countess dalam kata-kata ini. Pandangan ini mengungkapkan permohonan, ketakutan akan penolakan, rasa malu karena harus meminta, dan kesiapan untuk kebencian yang tidak dapat didamaikan jika terjadi penolakan.
Sonya menghampiri Countess dan, sambil berlutut, mencium tangannya.
“Aku akan menulisnya, Bu,” katanya.
Sonya merasa lembut, gembira dan tersentuh dengan semua yang terjadi hari itu, terutama dengan penampilan misterius meramal yang baru saja dilihatnya. Sekarang dia tahu bahwa pada saat dimulainya kembali hubungan Natasha dengan Pangeran Andrei, Nikolai tidak dapat menikahi Putri Marya, dia dengan gembira merasakan kembalinya suasana pengorbanan diri yang dia cintai dan biasa dia jalani. Dan dengan air mata berlinang dan kegembiraan karena menyadari perbuatan murah hati itu, dia, disela beberapa kali oleh air mata yang menutupi mata hitamnya yang beludru, menulis surat yang menyentuh itu, yang penerimaannya sangat membuat Nikolai takjub.
Di pos jaga tempat Pierre dibawa, petugas dan tentara yang membawanya memperlakukannya dengan permusuhan, tetapi pada saat yang sama dengan rasa hormat. Sikap mereka terhadapnya masih bisa dirasakan dengan keraguan tentang siapa dia (apakah dia orang yang sangat penting), dan permusuhan karena pergulatan pribadi mereka yang masih segar dengannya.
Tetapi ketika giliran tiba di pagi hari berikutnya, Pierre merasa bahwa bagi pengawal baru - bagi para perwira dan prajurit - hal itu tidak lagi berarti seperti bagi mereka yang membawanya. Dan memang, pada pria besar dan gemuk dengan kaftan petani ini, para penjaga keesokan harinya tidak lagi melihat pria hidup yang mati-matian bertarung melawan perampok dan tentara pengawal dan mengucapkan kalimat serius tentang menyelamatkan anak itu, tetapi melihat hanya ketujuh belas dari mereka yang ditahan karena alasan tertentu, atas perintah otoritas tertinggi, orang-orang Rusia yang ditangkap. Jika ada sesuatu yang istimewa tentang Pierre, itu hanyalah penampilannya yang pemalu, penuh perhatian, dan Perancis, yang secara mengejutkan bagi orang Prancis, dia berbicara dengan baik. Padahal di hari yang sama Pierre sempat terhubung dengan tersangka lain, karena ruangan terpisah yang ditempatinya dibutuhkan petugas.
Semua orang Rusia yang tinggal bersama Pierre adalah orang-orang dengan pangkat paling rendah. Dan mereka semua, yang mengakui Pierre sebagai seorang master, menghindarinya, terutama karena dia berbicara bahasa Prancis. Dengan sedih Pierre mendengar ejekan dirinya sendiri.
Malam berikutnya, Pierre mengetahui bahwa semua tahanan ini (dan mungkin termasuk dirinya sendiri) akan diadili karena pembakaran. Pada hari ketiga, Pierre dibawa bersama yang lain ke sebuah rumah di mana seorang jenderal Prancis berkumis putih, dua kolonel, dan orang Prancis lainnya dengan syal di tangan sedang duduk. Pierre, bersama dengan orang lain, ditanyai pertanyaan tentang siapa dia, dengan ketepatan dan kepastian yang biasanya dihadapi oleh terdakwa, yang dianggap melebihi kelemahan manusia. dimana dia? untuk tujuan apa? dll.
Pertanyaan-pertanyaan ini, dengan mengesampingkan hakikat perkara kehidupan dan meniadakan kemungkinan untuk mengungkapkan hakikat tersebut, seperti semua pertanyaan yang diajukan di pengadilan, dimaksudkan hanya untuk menggantikan alur yang hakim inginkan agar jawaban terdakwa mengalir dan membawanya ke arah yang diinginkan. tujuannya, yaitu tuduhan. Begitu dia mulai mengatakan sesuatu yang tidak sesuai dengan maksud tuduhannya, mereka mengambil alur, dan air bisa mengalir kemanapun dia mau. Selain itu, Pierre mengalami hal yang sama dengan yang dialami terdakwa di semua pengadilan: kebingungan mengapa semua pertanyaan tersebut ditanyakan kepadanya. Ia merasa trik memasukkan alur ini digunakan hanya karena sikap merendahkan atau seolah-olah karena kesopanan. Dia tahu bahwa dia berada dalam kekuasaan orang-orang ini, bahwa hanya kekuasaan yang membawanya ke sini, bahwa hanya kekuasaan yang memberi mereka hak untuk menuntut jawaban atas pertanyaan, bahwa tujuan pertemuan ini hanyalah untuk menuduhnya. Oleh karena itu, karena ada kekuasaan dan ada keinginan untuk menuduh, tidak perlu ada tipu muslihat dan persidangan. Jelas sekali bahwa semua jawaban pasti mengarah pada rasa bersalah. Ketika ditanya apa yang dia lakukan ketika mereka membawanya, Pierre menjawab dengan semacam tragedi bahwa dia membawa seorang anak ke orang tuanya, qu"il avait sauve des flammes [yang dia selamatkan dari api]. - Mengapa dia berkelahi dengan perampok ? Pierre menjawab, bahwa dia membela seorang wanita, bahwa melindungi seorang wanita yang dihina adalah tugas setiap orang, itu... Dia dihentikan: ini tidak langsung pada intinya. Mengapa dia ada di halaman rumah yang terbakar , di mana saksi melihatnya? Dia menjawab bahwa dia akan melihat apa yang terjadi di gedung itu? Moskow. Mereka menghentikannya lagi: mereka tidak menanyakan ke mana dia pergi, dan mengapa dia berada di dekat api? pertanyaan pertama kepadanya, yang dia katakan dia tidak ingin menjawabnya. Sekali lagi dia menjawab bahwa dia tidak bisa mengatakan itu.
Konstanta Boltzmann (k (\gaya tampilan k) atau k B (\displaystyle k_(\rm (B)))) - konstanta fisik yang menentukan hubungan antara suhu dan energi. Dinamakan setelah fisikawan Austria Ludwig Boltzmann, yang memberikan kontribusi besar pada fisika statistik, di mana konstanta ini memainkan peran kunci. Nilainya dalam Sistem Satuan SI Internasional menurut perubahan definisi satuan dasar SI (2018) sama persis dengan
k = 1,380 649 × 10 − 23 (\displaystyle k=1(,)380\,649\kali 10^(-23)) J/.Hubungan antara suhu dan energi
Dalam gas ideal homogen pada suhu absolut T (\gaya tampilan T), energi setiap derajat kebebasan translasi adalah sama, sebagai berikut dari distribusi Maxwell, k T / 2 (\displaystyle kT/2). Pada suhu kamar (300 ) energi ini adalah 2 , 07 × 10 − 21 (\displaystyle 2(,)07\kali 10^(-21)) J, atau 0,013 eV. Dalam gas ideal monatomik, setiap atom memiliki tiga derajat kebebasan yang sesuai dengan tiga sumbu spasial, yang berarti bahwa setiap atom memiliki energi sebesar 3 2 k T (\displaystyle (\frac (3)(2))kT).
Dengan mengetahui energi panas, kita dapat menghitung akar kuadrat rata-rata kecepatan atom, yang berbanding terbalik dengan akar kuadrat massa atom. Kecepatan akar rata-rata kuadrat pada suhu kamar bervariasi dari 1370 m/s untuk helium hingga 240 m/s untuk xenon. Dalam kasus gas molekuler, situasinya menjadi lebih rumit, misalnya, gas diatomik memiliki 5 derajat kebebasan - 3 translasi dan 2 rotasi (pada suhu rendah, ketika getaran atom dalam molekul tidak tereksitasi dan derajat tambahan dari kebebasan tidak ditambahkan).
Definisi entropi
Entropi sistem termodinamika didefinisikan sebagai logaritma natural dari jumlah keadaan mikro yang berbeda Z (\gaya tampilan Z), sesuai dengan keadaan makroskopis tertentu (misalnya, keadaan dengan energi total tertentu).
S = k ln Z .Faktor proporsionalitas k (\gaya tampilan k) dan merupakan konstanta Boltzmann. Ini adalah ekspresi yang mendefinisikan hubungan antara mikroskopis ( Z (\gaya tampilan Z)) dan keadaan makroskopis ( (\gaya tampilan S=k\ln Z.)), mengungkapkan gagasan utama mekanika statistik.