Født i 1844 i Wien. Boltzmann er en pioner og pioner innen vitenskap. Hans arbeider og forskning var ofte uforståelige og avvist av samfunnet. Imidlertid med videre utvikling fysikere, hans verk ble anerkjent og deretter publisert.
Vitenskapsmannens vitenskapelige interesser dekket så grunnleggende områder som fysikk og matematikk. Siden 1867 arbeidet han som lærer ved en rekke høyere utdanningsinstitusjoner. utdanningsinstitusjoner. I sin forskning fastslo han at dette skyldes de kaotiske innvirkningene molekyler har på veggene i fartøyet de befinner seg i, mens temperaturen direkte avhenger av bevegelseshastigheten til partikler (molekyler), med andre ord på deres Derfor, jo høyere hastighet disse partiklene beveger seg, jo høyere temperatur. Boltzmanns konstant er oppkalt etter den berømte østerrikske vitenskapsmannen. Det var han som bidro uvurderlig bidrag i utviklingen av statisk fysikk.
Fysisk betydning av denne konstante mengden
Boltzmanns konstant definerer forholdet mellom temperatur og energi. I statisk mekanikk spiller det en stor nøkkelrolle. Boltzmanns konstant er lik k=1,3806505(24)*10 -23 J/K. Tallene i parentes indikerer den tillatte feilen til verdien i forhold til de siste sifrene. Det er verdt å merke seg at Boltzmanns konstant også kan avledes fra andre fysiske konstanter. Imidlertid er disse beregningene ganske komplekse og vanskelige å utføre. De krever dyp kunnskap ikke bare innen fysikk, men også
Boltzmanns konstant bygger en bro fra makrokosmos til mikrokosmos, og forbinder temperatur med kinetisk energi molekyler.
Ludwig Boltzmann er en av skaperne av den molekylære kinetiske teorien om gasser, der det moderne bildet av forholdet mellom bevegelsen av atomer og molekyler, på den ene siden, og materiens makroskopiske egenskaper, som temperatur og trykk, på den andre er basert. I dette bildet bestemmes gasstrykket av de elastiske innvirkningene av gassmolekyler på karets vegger, og temperaturen bestemmes av bevegelseshastigheten til molekylene (eller rettere sagt, deres kinetiske energi, jo raskere molekylene beveger seg). høyere temperaturen.
Boltzmanns konstant gjør det mulig å direkte relatere egenskapene til mikroverdenen med egenskapene til makroverdenen - spesielt med termometeravlesninger. Her er nøkkelformelen som etablerer dette forholdet:
1/2 mv 2 = kT
Hvor m Og v— henholdsvis massen og gjennomsnittshastigheten til gassmolekyler, T er gasstemperaturen (på den absolutte Kelvin-skalaen), og k — Boltzmanns konstant. Denne ligningen bygger bro over gapet mellom de to verdenene, og forbinder egenskapene til atomnivået (på venstre side) med volumetriske egenskaper(på høyre side), som kan måles ved hjelp av menneskelige instrumenter, i dette tilfellet termometre. Denne forbindelsen leveres av Boltzmann-konstanten k, lik 1,38 x 10 -23 J/K.
Den grenen av fysikk som studerer sammenhengene mellom fenomenene i mikroverdenen og makroverdenen kalles statistisk mekanikk. Det er knapt en ligning eller formel i denne delen som ikke inkluderer Boltzmanns konstant. En av disse relasjonene ble avledet av østerrikeren selv, og den kalles ganske enkelt Boltzmann-ligningen:
S = k logg s + b
Hvor S— entropi av systemet ( cm. Termodynamikkens andre lov) s- såkalte statistisk vekt(et svært viktig element i den statistiske tilnærmingen), og b- en annen konstant.
Gjennom hele livet var Ludwig Boltzmann bokstavelig talt forut for sin tid, og utviklet grunnlaget for den moderne atomteorien om materiens struktur, og gikk inn i heftige tvister med det overveldende konservative flertallet av sin tid. vitenskapelig fellesskap, som betraktet atomer bare som en konvensjon, praktisk for beregninger, men ikke objekter fra den virkelige verden. Da hans statistiske tilnærming ikke møtte den minste forståelse selv etter fremkomsten av den spesielle relativitetsteorien, begikk Boltzmann selvmord i et øyeblikk med dyp depresjon. Boltzmanns ligning er skåret på gravsteinen hans.
Boltzmann, 1844-1906
Østerriksk fysiker. Født i Wien inn i familien til en embetsmann. Studerte ved universitetet i Wien på samme kurs med Josef Stefan ( cm. Stefan-Boltzmann lov). Etter å ha forsvart seg i 1866, fortsatte han sin vitenskapelige karriere, og hadde stillinger i forskjellige tider professorater ved avdelingene for fysikk og matematikk ved universitetene i Graz, Wien, München og Leipzig. Som en av hovedforkjemperne for virkeligheten av eksistensen av atomer, gjorde han en rekke fremragende teoretiske oppdagelser som kaster lys over hvordan fenomener på atomnivå påvirker fysiske egenskaper og materiens oppførsel.
Sommerfugler vet selvfølgelig ingenting om slanger. Men fugler som jakter sommerfugler vet om dem. Fugler som ikke kjenner igjen slanger er mer sannsynlig å...
En oktav er intervallet mellom de to nærmeste lydene med samme navn: do and do, re og re, osv. Fra et fysikksynspunkt er «slektskapet» til disse...
I 27 f.Kr. e. Den romerske keiseren Octavian fikk tittelen Augustus, som på latin betyr "hellig" (til ære for den samme figuren, forresten...
En kjent vits sier: «NASA brukte flere millioner dollar på å utvikle en spesiell penn som kunne skrive i verdensrommet...
Omtrent 10 millioner organiske (det vil si karbonbaserte) molekyler og bare rundt 100 tusen uorganiske molekyler er kjent. I tillegg...
I motsetning til vanlig glass lar kvartsglass ultrafiolett lys slippe gjennom. I kvartslamper er kilden til ultrafiolett lys en gassutladning i kvikksølvdamp. Han...
Med stor temperaturforskjell oppstår kraftige opptrekk inne i skyen. Takket være dem kan dråper holde seg i luften lenge og...
Boltzmann konstant ( eller ) - en fysisk konstant som definerer forholdet mellom temperatur og energi. Oppkalt etter den østerrikske fysikeren Ludwig Boltzmann, som ga store bidrag til statistisk fysikk, der denne konstanten spiller en nøkkelrolle. Dens eksperimentelle verdi i International System of Units (SI) er:
J/.
Tallene i parentes indikerer standardfeilen i de siste sifrene i mengdeverdien. I det naturlige systemet av Planck-enheter er den naturlige enheten for temperatur gitt slik at Boltzmanns konstant er lik enhet.
Sammenheng mellom temperatur og energi
I en homogen ideell gass ved absolutt temperatur , energien per hver translasjonsgrad av frihet er lik, som følger av Maxwell-fordelingen, . På romtemperatur(300 ) denne energien er J, eller 0,013 eV. I en monatomisk ideell gass hvert atom har tre frihetsgrader tilsvarende tre romlige akser, som betyr at hvert atom har en energi på .
Når vi kjenner den termiske energien, kan vi beregne rotmiddelkvadrathastigheten til atomer, som er omvendt proporsjonal kvadratrot atommasse. Rotens gjennomsnittlige kvadrathastighet ved romtemperatur varierer fra 1370 m/s for helium til 240 m/s for xenon. Når det gjelder molekylær gass blir situasjonen mer komplisert, for eksempel diatomisk gass har fem frihetsgrader (ved lave temperaturer, når vibrasjoner av atomer i molekylet ikke eksiteres).
Definisjon av entropi
Entropien til et termodynamisk system er definert som den naturlige logaritmen av antall forskjellige mikrotilstander , tilsvarende en gitt makroskopisk tilstand (for eksempel en tilstand med en gitt total energi).
Proporsjonalitetsfaktor og er Boltzmanns konstant. Dette er et uttrykk som definerer forholdet mellom mikroskopiske ( ) og makroskopiske tilstander ( ), uttrykker den sentrale ideen om statistisk mekanikk.
Antatt verdifiksering
Den XXIV General Conference on Weights and Measures, avholdt 17.-21. oktober 2011, vedtok en resolusjon der det spesielt ble foreslått at den fremtidige revisjonen av det internasjonale enhetssystemet skulle utføres på en slik måte at fikser verdien av Boltzmann-konstanten, hvoretter den vil bli ansett som bestemt nøyaktig. Som et resultat vil den bli utført nøyaktig likestilling k=1,380 6X 10 −23 J/K. Denne påståtte fikseringen er assosiert med ønsket om å omdefinere enheten for termodynamisk temperatur kelvin, og forbinder dens verdi med verdien av Boltzmanns konstant.
Se også
Skriv en anmeldelse om artikkelen "Boltzmanns konstant"
Notater
| Dette er et utkast til artikkel om termodynamikk og statistisk fysikk. Du kan hjelpe prosjektet ved å legge til det. |
Et utdrag som karakteriserer Boltzmanns konstant
– Men hva betyr dette? – sa Natasha ettertenksomt.- Å, jeg vet ikke hvor ekstraordinært alt dette er! - sa Sonya og klemte hodet.
Noen minutter senere ringte prins Andrei, og Natasha kom inn for å se ham; og Sonya, som opplevde en følelse og ømhet hun sjelden hadde opplevd, ble stående ved vinduet og grublet over den ekstraordinære naturen til det som hadde skjedd.
På denne dagen var det anledning til å sende brev til hæren, og grevinnen skrev et brev til sønnen.
«Sonya,» sa grevinnen og løftet hodet fra brevet mens niesen gikk forbi henne. – Sonya, vil du ikke skrive til Nikolenka? - sa grevinnen med en stille, skjelvende stemme, og i blikket av de trette øynene hennes, mens hun så gjennom briller, leste Sonya alt som grevinnen forsto i disse ordene. Dette blikket uttrykte bønnfallende, frykt for å nekte, skam over å måtte spørre, og beredskap for uforsonlig hat i tilfelle avslag.
Sonya gikk bort til grevinnen og knelte ned og kysset hånden hennes.
"Jeg skal skrive, mamma," sa hun.
Sonya ble myknet, begeistret og berørt av alt som skjedde den dagen, spesielt av den mystiske fremføringen av spåkonger hun nettopp så. Nå som hun visste at i anledning fornyelsen av Natasjas forhold til prins Andrei, kunne Nikolai ikke gifte seg med prinsesse Marya, følte hun gledelig tilbakekomsten av den selvoppofrende stemningen som hun elsket og var vant til å leve i. Og med tårer i øynene og med gleden over å realisere en sjenerøs gjerning, skrev hun, flere ganger avbrutt av tårer som grumset de fløyelsmyke, svarte øynene hennes, det rørende brevet, hvis mottakelse gjorde Nikolai så forbløffet.
Ved vakthuset der Pierre ble tatt, behandlet offiseren og soldatene som tok ham med fiendtlighet, men samtidig med respekt. Man kunne fortsatt føle i deres holdning til ham tvil om hvem han var (om han var en veldig viktig person), og fiendtlighet på grunn av deres fortsatt ferske personlige kamp med ham.
Men da skiftet en annen dag om morgenen kom, følte Pierre at for den nye garde - for offiserene og soldatene - hadde det ikke lenger den betydningen det hadde for dem som tok ham. Og sannelig, i denne store, tykke mannen i en bondekaftan, så vaktene fra neste dag ikke lenger den levende mannen som så desperat kjempet med røveren og med eskortesoldatene og sa en høytidelig setning om å redde barnet, men så bare den syttende av dem som ble holdt av en eller annen grunn, etter ordre fra de høyeste myndighetene, de fangede russerne. Hvis det var noe spesielt med Pierre, så var det bare hans sjenerte, intenst gjennomtenkte utseende og fransk, der han, overraskende for franskmennene, snakket godt. Til tross for at Pierre samme dag ble forbundet med andre mistenkte mistenkte, siden det separate rommet han okkuperte var nødvendig av en offiser.
Alle russerne holdt med Pierre var folk av laveste rang. Og alle av dem, som anerkjente Pierre som en mester, avviste ham, spesielt siden han snakket fransk. Pierre hørte med sorg latterliggjøringen av seg selv.
Neste kveld fikk Pierre vite at alle disse fangene (og sannsynligvis han selv inkludert) skulle stilles for retten for brannstiftelse. Den tredje dagen ble Pierre ført sammen med andre til et hus der en fransk general med hvit bart, to oberster og andre franskmenn med skjerf på hendene satt. Pierre ble sammen med andre stilt spørsmål om hvem han var, med den presisjonen og sikkerheten som tiltalte vanligvis blir behandlet med, noe som visstnok oversteg menneskelige svakheter. hvor var han? til hvilket formål? osv.
Disse spørsmålene, bortsett fra essensen av livssaken og utelukket muligheten for å avsløre denne essensen, som alle spørsmål stilt i domstolene, var kun ment å erstatte sporet som dommerne ønsket at tiltaltes svar skulle flyte og lede ham til ønsket mål, det er til anklagen. Så snart han begynte å si noe som ikke tilfredsstilte formålet med anklagen, tok de en rille, og vannet kunne renne hvor det ville. I tillegg opplevde Pierre det samme som en tiltalt opplever i alle rettsinstanser: forvirring over hvorfor alle disse spørsmålene ble stilt til ham. Han følte at dette trikset med å sette inn en rille kun ble brukt av nedlatenhet eller så å si av høflighet. Han visste at han var i disse menneskenes makt, at bare makt hadde brakt ham hit, at bare makt ga dem rett til å kreve svar på spørsmål, at det eneste formålet med dette møtet var å anklage ham. Og derfor, siden det var makt og det var et ønske om å anklage, var det ikke nødvendig med trikset med spørsmål og rettssak. Det var åpenbart at alle svar måtte føre til skyldfølelse. På spørsmål om hva han gjorde da de tok ham, svarte Pierre med en tragedie at han bar et barn til foreldrene sine, qu"il avait sauve des flammes [som han reddet fra flammene]. - Hvorfor kjempet han med røveren. Pierre svarte, at han forsvarte en kvinne, at det er hver persons plikt å beskytte en fornærmet kvinne, at... Han ble stoppet: dette gikk ikke til sak , hvor vitner så ham. Han svarte at han kom til å se hva som skjedde i Moskva første spørsmål til ham, som han sa at han ikke ville svare på. Igjen svarte han at han ikke kunne si det.
Boltzmann konstant (k (\displaystyle k) eller k B (\displaystyle k_(\rm (B)))) - en fysisk konstant som definerer forholdet mellom temperatur og energi. Oppkalt etter den østerrikske fysikeren Ludwig Boltzmann, som ga store bidrag til statistisk fysikk, der denne konstanten spiller en nøkkelrolle. Dens verdi i International System of Units SI i henhold til endringer i definisjonene av grunnleggende SI-enheter (2018) er nøyaktig lik
k = 1,380 649 × 10 − 23 (\displaystyle k=1(,)380\,649\ ganger 10^(-23)) J/.Sammenheng mellom temperatur og energi
I en homogen ideell gass ved absolutt temperatur T (\displaystyle T), energien per hver translasjonsgrad av frihet er lik, som følger av Maxwell-fordelingen, k T / 2 (\displaystyle kT/2). Ved romtemperatur (300 °C) er denne energien 2 , 07 × 10 − 21 (\displaystyle 2(,)07\times 10^(-21)) J, eller 0,013 eV. I en monoatomisk idealgass har hvert atom tre frihetsgrader tilsvarende tre romlige akser, som betyr at hvert atom har en energi på 3 2 k T (\displaystyle (\frac (3)(2))kT).
Når vi kjenner den termiske energien, kan vi beregne rotmiddelkvadrathastigheten til atomene, som er omvendt proporsjonal med kvadratroten av atommassen. Rotens gjennomsnittlige kvadrathastighet ved romtemperatur varierer fra 1370 m/s for helium til 240 m/s for xenon. Når det gjelder en molekylær gass, blir situasjonen mer komplisert, for eksempel har en diatomisk gass 5 frihetsgrader - 3 translasjonsgrader og 2 rotasjonsgrader (ved lave temperaturer, når vibrasjoner av atomer i molekylet ikke eksiteres og ytterligere grader av frihet er ikke lagt til).
Definisjon av entropi
Entropien til et termodynamisk system er definert som den naturlige logaritmen av antall forskjellige mikrotilstander Z (\displaystyle Z), tilsvarende en gitt makroskopisk tilstand (for eksempel en tilstand med en gitt total energi).
S = k ln Z.Proporsjonalitetsfaktor k (\displaystyle k) og er Boltzmanns konstant. Dette er et uttrykk som definerer forholdet mellom mikroskopiske ( Z (\displaystyle Z)) og makroskopiske tilstander ( (\displaystyle S=k\ln Z.)), uttrykker den sentrale ideen om statistisk mekanikk.