1844'te Viyana'da doğdu. Boltzmann bilimde öncü ve öncüdür. Çalışmaları ve araştırmaları çoğu zaman anlaşılmazdı ve toplum tarafından reddedildi. Ancak daha fazla gelişme Fizikçiler tarafından çalışmaları tanındı ve daha sonra yayınlandı.
Bilim insanının bilimsel ilgi alanları fizik ve matematik gibi temel alanları kapsıyordu. 1867'den itibaren çeşitli yükseköğretim kurumlarında öğretmen olarak çalıştı. eğitim kurumları. Araştırmasında bunun, moleküllerin bulundukları kabın duvarlarına kaotik etkilerinden kaynaklandığını, sıcaklığın ise doğrudan parçacıkların (moleküllerin) hareket hızına yani onların hareket hızına bağlı olduğunu tespit etti. Bu nedenle, bu parçacıkların hareket hızı ne kadar yüksek olursa sıcaklık da o kadar yüksek olur. Boltzmann sabiti, adını ünlü Avusturyalı bilim insanından almıştır. Katkıda bulunan oydu paha biçilmez katkı Statik fiziğin gelişiminde.
Bu sabit miktarın fiziksel anlamı
Boltzmann sabiti sıcaklık ve enerji arasındaki ilişkiyi tanımlar. Statik mekanikte önemli bir anahtar rol oynar. Boltzmann sabiti k=1,3806505(24)*10 -23 J/K'ye eşittir. Parantez içindeki sayılar, değerin son basamaklara göre izin verilen hatasını gösterir. Boltzmann sabitinin diğer fiziksel sabitlerden de türetilebileceğini belirtmekte fayda var. Ancak bu hesaplamalar oldukça karmaşık ve gerçekleştirilmesi zordur. Sadece fizik alanında değil aynı zamanda derin bilgi gerektirirler.
Boltzmann sabiti makrokozmostan mikrokozmosa bir köprü kuruyor ve sıcaklığı sıcaklıkla birbirine bağlıyor. kinetik enerji moleküller.
Ludwig Boltzmann, bir yandan atomların ve moleküllerin hareketi ile maddenin sıcaklık ve basınç gibi makroskobik özellikleri arasındaki ilişkinin modern resminin yer aldığı moleküler kinetik gaz teorisinin yaratıcılarından biridir. diğeri ise dayanmaktadır. Bu resimde gaz basıncı, gaz moleküllerinin kabın duvarlarına elastik etkileriyle, sıcaklık ise moleküllerin hareket hızıyla (daha doğrusu kinetik enerjileriyle) belirlenir. Moleküller ne kadar hızlı hareket ederse o kadar fazla olur. sıcaklık daha yüksek.
Boltzmann sabiti, mikro dünyanın özelliklerini makro dünyanın özellikleriyle, özellikle de termometre okumalarıyla doğrudan ilişkilendirmeyi mümkün kılar. İşte bu ilişkiyi kuran anahtar formül:
1/2 mv 2 = kT
Nerede M Ve v — sırasıyla gaz moleküllerinin kütlesi ve ortalama hızı, T gaz sıcaklığıdır (mutlak Kelvin ölçeğinde) ve k — Boltzmann sabiti. Bu denklem, atom seviyesinin (sol tarafta) özelliklerini aşağıdakilerle birleştirerek iki dünya arasındaki boşluğu doldurur: hacimsel özellikler(sağ tarafta), insan aletleri kullanılarak ölçülebilen bu durumda termometreler. Bu bağlantı Boltzmann sabiti tarafından sağlanır. k 1,38 x 10-23 J/K'ye eşittir.
Mikrodünya ve makrodünya fenomenleri arasındaki bağlantıları inceleyen fizik dalına denir. istatistiksel mekanik. Bu bölümde Boltzmann sabitini içermeyen bir denklem ya da formül neredeyse yok. Bu ilişkilerden biri bizzat Avusturyalı tarafından türetilmiştir ve buna kısaca denir. Boltzmann denklemi:
S = k kayıt P + B
Nerede S- sistemin entropisi ( santimetre. Termodinamiğin ikinci yasası) P- sözde istatistiksel ağırlık(istatistiksel yaklaşımın çok önemli bir unsuru) ve B- başka bir sabit.
Hayatı boyunca Ludwig Boltzmann kelimenin tam anlamıyla zamanının ilerisindeydi, maddenin yapısına ilişkin modern atom teorisinin temellerini geliştirdi, zamanının ezici muhafazakar çoğunluğuyla şiddetli tartışmalara girdi. bilimsel topluluk Atomları yalnızca hesaplamalara uygun bir gelenek olarak gören, ancak gerçek dünyanın nesneleri olmayan. Özel görelilik teorisinin ortaya çıkışından sonra bile istatistiksel yaklaşımı en ufak bir anlayışla karşılanmayınca Boltzmann, derin bir depresyon anında intihar etti. Boltzmann'ın denklemi mezar taşına kazınmış.
Boltzmann, 1844-1906
Avusturyalı fizikçi. Viyana'da bir memur ailesinde doğdu. Viyana Üniversitesi'nde Josef Stefan'la aynı kursta okudu ( santimetre. Stefan-Boltzmann yasası). 1866'da kendini savunduktan sonra bilimsel kariyerine devam etti ve çeşitli görevlerde bulundu. farklı zamanlar Graz, Viyana, Münih ve Leipzig üniversitelerinin fizik ve matematik bölümlerinde profesörlük yaptı. Atomların varlığının gerçekliğinin ana savunucularından biri olarak, atom düzeyindeki olayların atomları nasıl etkilediğine ışık tutan bir dizi olağanüstü teorik keşif yaptı. fiziksel özellikler ve maddenin davranışı.
Kelebekler elbette yılanlar hakkında hiçbir şey bilmiyorlar. Ancak kelebekleri avlayan kuşlar onları biliyor. Yılanları iyi tanımayan kuşların...
Bir oktav, aynı adı taşıyan en yakın iki ses arasındaki aralıktır: do ve do, re ve re, vb. Fizik açısından bakıldığında bunların "ilişkisi"...
MÖ 27'de. e. Roma İmparatoru Octavianus, Latince'de "kutsal" anlamına gelen Augustus unvanını aldı (bu arada aynı şahsın şerefine...)
Meşhur bir espri şöyledir: "NASA, uzayda yazı yazabilecek özel bir kalem geliştirmek için birkaç milyon dolar harcadı...
Yaklaşık 10 milyon organik (yani karbon bazlı) molekül ve yalnızca 100 bin kadar inorganik molekül bilinmektedir. Ek olarak...
Sıradan camlardan farklı olarak kuvars cam, ultraviyole ışığın geçmesine izin verir. Kuvars lambalarda ultraviyole ışığın kaynağı cıva buharındaki gaz deşarjıdır. O...
Büyük bir sıcaklık farkıyla bulutun içinde güçlü yukarı yönlü hava akımları ortaya çıkar. Onlar sayesinde damlalar uzun süre havada kalabilir ve...
Boltzmann sabiti ( veya ) - sıcaklık ve enerji arasındaki ilişkiyi tanımlayan fiziksel bir sabit. Adını, bu sabitin önemli bir rol oynadığı istatistiksel fiziğe büyük katkılarda bulunan Avusturyalı fizikçi Ludwig Boltzmann'dan almıştır. Uluslararası Birim Sistemindeki (SI) deneysel değeri:
J/.
Parantez içindeki sayılar miktar değerinin son basamaklarındaki standart hatayı gösterir. Planck birimlerinin doğal sisteminde, sıcaklığın doğal birimi Boltzmann sabiti birliğe eşit olacak şekilde verilmiştir.
Sıcaklık ve enerji arasındaki ilişki
Mutlak sıcaklıkta homojen bir ideal gazda Maxwell dağılımından aşağıdaki gibi her öteleme serbestlik derecesi başına enerji eşittir, . Şu tarihte: oda sıcaklığı(300) bu enerji J veya 0,013 eV. tek atomlu olarak ideal gaz Her atomun üç uzaysal eksene karşılık gelen üç serbestlik derecesi vardır; bu, her atomun enerjisine sahip olduğu anlamına gelir. .
Termal enerjiyi bilerek, atomların ters orantılı olan ortalama kare hızının kökünü hesaplayabiliriz. karekök atom kütlesi. Oda sıcaklığında ortalama kare hız, helyum için 1370 m/s'den ksenon için 240 m/s'ye kadar değişir. Moleküler gaz durumunda durum daha karmaşık hale gelir, örneğin: iki atomlu gaz beş serbestlik derecesine sahiptir (düşük sıcaklıklarda, moleküldeki atomların titreşimleri uyarılmadığında).
entropinin tanımı
Bir termodinamik sistemin entropisi, farklı mikro durumların sayısının doğal logaritması olarak tanımlanır. belirli bir makroskopik duruma karşılık gelir (örneğin, belirli bir toplam enerjiye sahip bir durum).
Orantılılık faktörü ve Boltzmann sabitidir. Bu, mikroskobik () arasındaki ilişkiyi tanımlayan bir ifadedir. ) ve makroskopik durumlar ( ), istatistiksel mekaniğin temel fikrini ifade eder.
Varsayılan değer tespiti
17-21 Ekim 2011 tarihlerinde düzenlenen XXIV. Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı, özellikle Uluslararası Birimler Sisteminin gelecekteki revizyonunun şu şekilde yapılması gerektiğinin önerildiği bir kararı kabul etti: Boltzmann sabitinin değerini sabitleyin, bundan sonra kesin kabul edilecektir Kesinlikle. Sonuç olarak idam edilecek bire bir aynı eşitlik k=1,380 6X 10 −23 J/K. Bu iddia edilen sabitleme, termodinamik sıcaklık kelvin birimini, değerini Boltzmann sabitinin değeriyle bağlayarak yeniden tanımlama arzusuyla ilişkilidir.
Ayrıca bakınız
"Boltzmann sabiti" makalesi hakkında bir inceleme yazın
Notlar
| Bu termodinamik ve istatistiksel fizik üzerine bir taslak makaledir. Projeye katkıda bulunarak katkıda bulunabilirsiniz. |
Boltzmann Sabitini karakterize eden bir alıntı
– Peki bu ne anlama geliyor? – dedi Natasha düşünceli bir şekilde.- Ah, tüm bunların ne kadar olağanüstü olduğunu bilmiyorum! - Sonya başını tutarak dedi.
Birkaç dakika sonra Prens Andrei aradı ve Natasha onu görmeye geldi; ve Sonya, nadiren yaşadığı bir duygu ve şefkati deneyimleyerek pencerede kaldı ve olup bitenlerin olağanüstü doğasını düşündü.
Bu gün orduya mektup gönderme fırsatı doğdu ve Kontes oğluna bir mektup yazdı.
Yeğeni yanından geçerken başını mektuptan kaldıran Kontes, "Sonya," dedi. – Sonya, Nikolenka'ya yazmayacak mısın? - dedi kontes sessiz, titreyen bir sesle ve gözlüklerin arasından bakan yorgun gözlerinin bakışıyla Sonya, kontesin bu sözlerden anladığı her şeyi okudu. Bu bakış yalvarmayı, reddedilme korkusunu, sormak zorunda kalmanın utancını ve reddedilme durumunda uzlaşmaz nefrete hazır olmayı ifade ediyordu.
Sonya kontesin yanına gitti ve diz çökerek elini öptü.
“Yazacağım anne” dedi.
Sonya, o gün olup biten her şeyden, özellikle de az önce gördüğü gizemli falcılık performansından yumuşamış, heyecanlanmış ve etkilenmişti. Artık Natasha'nın Prens Andrei ile ilişkisinin yenilenmesi vesilesiyle Nikolai'nin Prenses Marya ile evlenemeyeceğini bildiğinden, sevdiği ve yaşamaya alıştığı o fedakarlık ruhunun geri dönüşünü sevinçle hissetti. Ve gözlerinde yaşlarla ve cömert bir eylemde bulunmanın bilincinin sevinciyle, kadife siyah gözlerini bulandıran gözyaşlarıyla birkaç kez kesintiye uğrayarak, alınışı Nikolai'yi çok şaşırtan o dokunaklı mektubu yazdı.
Pierre'in götürüldüğü karakolda, onu götüren subay ve askerler ona düşmanca ama aynı zamanda saygılı davrandılar. Ona karşı tavırlarında hâlâ onun kim olduğu (çok önemli bir kişi olup olmadığı) konusunda şüphe ve onunla hâlâ taze olan kişisel mücadelelerinden dolayı düşmanlık hissedilebiliyordu.
Ancak başka bir günün sabahı vardiya geldiğinde Pierre, yeni muhafızlar için - subaylar ve askerler için - bunun artık onu götürenler için bir anlamı olmadığını hissetti. Ve aslında, bir köylü kaftanındaki bu iri, şişman adamda, ertesi günün gardiyanları, yağmacı ve eskort askerleriyle bu kadar çaresizce savaşan ve çocuğu kurtarmakla ilgili ciddi bir söz söyleyen o yaşayan adamı artık görmediler, ancak gördüler Herhangi bir nedenle en yüksek makamların emriyle tutulanların yalnızca on yedincisi, yani yakalanan Ruslar. Pierre'in özel bir yanı varsa o da yalnızca çekingen, dikkatli ve düşünceli görünümüydü. Fransızca Fransızlar için şaşırtıcı bir şekilde iyi konuştu. Aynı gün Pierre'in diğer şüpheli şüphelilerle bağlantısı olmasına rağmen, işgal ettiği ayrı odaya bir memur ihtiyaç duyuyordu.
Pierre'in yanında tutulan tüm Ruslar en düşük rütbeli insanlardı. Ve Pierre'i usta olarak tanıyan hepsi, özellikle Fransızca konuştuğu için ondan uzak durdu. Pierre kendisiyle alay edildiğini üzüntüyle duydu.
Ertesi akşam Pierre tüm bu mahkumların (ve muhtemelen kendisinin de dahil) kundakçılıktan yargılanacağını öğrendi. Üçüncü gün Pierre, diğerleriyle birlikte beyaz bıyıklı bir Fransız generalin, iki albayın ve ellerinde eşarplı diğer Fransızların oturduğu bir eve götürüldü. Pierre'e diğerleriyle birlikte, sanıklara genellikle davranıldığı gibi, sözde insan zayıflıklarını aşan kesinlik ve kesinlikle kim olduğu hakkında sorular soruldu. o neredeydi? hangi amaçla? vesaire.
Hayati meselenin özünü bir kenara bırakan ve bu özün açığa çıkma ihtimalini dışlayan bu sorular, mahkemelerde sorulan tüm sorular gibi, yalnızca yargıçların sanığın cevaplarının akmasını ve onu doğru yola yönlendirmesini istediği kanalı oluşturmak amacını taşıyordu. İstenilen amaç, yani suçlamadır. İddianın amacına uymayan bir şey söylemeye başlayınca hemen harekete geçtiler ve su istediği yere akabildi. Ayrıca Pierre, tüm mahkemelerde bir sanığın yaşadığı şeyin aynısını yaşadı: Bütün bu soruların kendisine neden sorulduğuna dair şaşkınlık. Bu oluk açma numarasının yalnızca küçümseme ya da bir bakıma nezaketten dolayı kullanıldığını hissetti. Bu insanların elinde olduğunu, onu buraya ancak gücün getirdiğini, onlara sorulara cevap isteme hakkını yalnızca gücün verdiğini, bu toplantının tek amacının onu suçlamak olduğunu biliyordu. Dolayısıyla iktidar olduğu ve suçlama arzusu olduğu için soru sorma ve yargılama hilelerine gerek yoktu. Tüm yanıtların suçluluk duygusuna yol açması gerektiği açıktı. Onu götürdüklerinde ne yaptığı sorulduğunda Pierre, bir trajediyle ebeveynlerine bir çocuk taşıdığını söyledi, qu'il avait sauve des flammes [onu alevlerden kurtardı]. - Çapulcuyla neden kavga etti? Pierre, bir kadını savunduğunu, hakarete uğrayan bir kadını korumanın her insanın görevi olduğunu söyledi... Durduruldu: bu noktaya gelmedi. Neden evin bahçesinde yanıyordu. , tanıklar onu nerede gördü? Moskova'da neler olduğunu görmeye gideceğini söyledi. Onu tekrar durdurdular: Nereye gittiğini ve neden yangının yakınında olduğunu sormadılar. Cevap vermek istemediğini söylediği ilk soru, yine bunu söyleyemeyeceğini söyledi.
Boltzmann sabiti (k (\displaystyle k) veya k B (\displaystyle k_(\rm (B)))) - sıcaklık ve enerji arasındaki ilişkiyi tanımlayan fiziksel bir sabit. Adını, bu sabitin önemli bir rol oynadığı istatistiksel fiziğe büyük katkılarda bulunan Avusturyalı fizikçi Ludwig Boltzmann'dan almıştır. Temel SI birimlerinin tanımlarındaki değişikliklere (2018) göre Uluslararası SI Birim Sistemindeki değeri tam olarak eşittir
k = 1,380 649 × 10 − 23 (\displaystyle k=1(,)380\,649\times 10^(-23)) J/.Sıcaklık ve enerji arasındaki ilişki
Mutlak sıcaklıkta homojen bir ideal gazda T (\displaystyle T) Maxwell dağılımından aşağıdaki gibi her öteleme serbestlik derecesi başına enerji eşittir, k T / 2 (\displaystyle kT/2). Oda sıcaklığında (300o) bu enerji 2 , 07 × 10 − 21 (\displaystyle 2(,)07\times 10^(-21)) J veya 0,013 eV. Tek atomlu bir ideal gazda, her atomun üç uzaysal eksene karşılık gelen üç serbestlik derecesi vardır; bu, her atomun enerjisine sahip olduğu anlamına gelir. 3 2 k T (\displaystyle (\frac (3)(2))kT).
Termal enerjiyi bildiğimizde, atom kütlesinin kareköküyle ters orantılı olan atomların ortalama kare hızının kökünü hesaplayabiliriz. Oda sıcaklığında ortalama kare hız, helyum için 1370 m/s'den ksenon için 240 m/s'ye kadar değişir. Moleküler bir gaz söz konusu olduğunda durum daha karmaşık hale gelir; örneğin, iki atomlu bir gazın 5 serbestlik derecesi vardır - 3 öteleme ve 2 dönme (düşük sıcaklıklarda, moleküldeki atomların titreşimleri uyarılmadığında ve ek dereceler). özgürlük eklenmez).
entropinin tanımı
Bir termodinamik sistemin entropisi, farklı mikro durumların sayısının doğal logaritması olarak tanımlanır. Z (\displaystyle Z) belirli bir makroskopik duruma karşılık gelir (örneğin, belirli bir toplam enerjiye sahip bir durum).
S = k ln Z .Orantılılık faktörü k (\displaystyle k) ve Boltzmann sabitidir. Bu, mikroskobik () arasındaki ilişkiyi tanımlayan bir ifadedir. Z (\displaystyle Z)) ve makroskopik durumlar ( (\displaystyle S=k\ln Z.)), istatistiksel mekaniğin temel fikrini ifade eder.