Постійна Больцмана грає головну роль в статичній механіці
Людвіг Больцман - творець молекулярно-кінетичної теорії ідеальних газів. Народився в 1844 році у Відні. Больцман є першопрохідцем і першовідкривачем у науці. Його роботи і дослідження часто були незрозумілі і знехтувані суспільством. Однак з подальшим розвитком фізики його праці були визнані і згодом опубліковані.
Наукові інтереси вченого охоплювали такі фундаментальні галузі, як фізика і математика. З 1867 року він працював викладачем у ряді вищих навчальних закладів. У своїх дослідженнях він встановив, що тиск газу обумовлено хаотичними ударами молекул об стінки посудини, в якому вони знаходяться, в той час як температура безпосередньо залежить від швидкості руху частинок (молекул), іншими словами, від їх кінетичної енергії. Отже, чим з більшою швидкістю рухаються ці частинки, тим вище і температура. Постійна Больцмана названа на честь знаменитого австрійського вченого. Саме він зробив неоціненний внесок у розвиток статичної фізики.
Фізичний зміст даної постійної величини
Постійна Больцмана визначає зв`язок між такими фізичними величинами, як температура і енергія. У статичній механіці вона грає головну ключову роль. Постійна Больцмана дорівнює k = 1,3806505 (24) * 10-23Дж / К. Числа, що знаходяться у круглих дужках, вказують на допустиму похибку значення величини щодо останніх цифр. Варто відзначити, що постійна Больцмана також може бути отримана з інших фізичних постійних. Однак ці обчислення досить складні і важчими. Вони вимагають глибоких пізнань не тільки в галузі фізики, а й вищої математики.
Взаємозв`язок між абсолютною температурою і енергією
Постійна Стефана-Больцмана дозволяє зв`язати між собою характеристики мікро- і макросвіту, а саме відношення швидкості руху молекул до температури. Формула, що описує дане співвідношення, виглядає таким чином: 3 / 2mv2= KT.
В однорідному газі, що знаходиться в посудині при певній температурі T, енергія, яка припадає на кожну з ступенів свободи, дорівнює співвідношенню kT / 2. Знаючи температуру, в якій знаходяться молекули, і їх масу, можна без зусиль обчислити середньоквадратичну швидкість. Однак дана формула не підходить для двохатомних газів.
Співвідношення Людвіга Больцмана (ентропія - ймовірність)
Ентропію термодинамічної системи можна визначити як логарифм від термодинамічної ймовірності. Це співвідношення можна назвати головним досягненням і відкриттям великого австрійського фізика, яку він зробив в кінці свого життєвого шляху. За життя вченого воно так і не удостоїлося визнання в наукових колах, але через чотири роки після його кончини дане відкриття було офіційно визнано.
Кілька слів на закінчення
Постійна Больцмана не тільки становить ядро статичної фізики і молекулярно-кінетичної теорії, але також зробила деякий вплив на подальший розвиток фізичних теорій. Це стосується, наприклад, такого розділу, як квантова механіка.
Молекулярна Фізика Молекулярна фізика і термодинаміка являють собою розділи фізики, вивчають відбуваються в тілах макроскопічні процеси, які пов'язані з великим числом атомів і молекул, що містяться в них.Молекулярна фізика вивчає будову і властивості речовин з боку…
Властивості повітря Властивості повітря - це його температура, атмосферний тиск, вологість, рухливість, сонячна радіація, стан електричного поля. Всі ці фактори впливають на організм людини.Комплекс фізичних факторів визначає клімат. Це такі основні властивості…
Закони термодинаміки Термодинаміка - розділ фізики, в рамках якого вивчається взаємне перетворення теплоти в рух і навпаки. Будучи досить обширним розділом, дана частина прикладної фізики ділиться на кілька різних підрозділів, до яких відносяться: Основні закони…
Молекулярно-кінетична теорія - вся справа в дрібницях Припущення про те, що в природі все складається з найдрібніших частинок, висловлювалася ще давньогрецькими філософами. Ця гіпотеза довгий час залишалася недоведеною. Всі вивчення навколишнього світу і поведінки фізичних тіл грунтувалося на…
Внутрішня енергія речовини Щоб відповісти на питання, що таке внутрішня енергія, давайте згадаємо приклад, який наводив шкільний викладач, пояснюючи сенс кінетичної і потенційної енергій. Якщо говорити простою мовою, то перша з них - це енергія переміщення, якою володіє…
Ідеальний газ Як відомо, всі речовини в природі мають своє агрегатний стан, одним з яких є газ. Складові його частинки - молекули й атоми - розташовані один від одного на великій відстані. При цьому вони знаходяться в постійному вільному русі. Ця властивість…
Огляд завдань, присвячених питанню, як знайти швидкість, у шкільних курсах математики і фізики Поняття швидкості - одне з ключових в характеристиці динамічних параметрів як окремого об'єкта, так і деякої системи. Дійсно, швидкість є найважливішою фізичною величиною, що характеризує рух, а з поняттям руху людина стикається у своєму житті…
Енергія активації Хімічні реакції можуть протікати з різними швидкостями. Одні з них завершуються протягом декількох секунд, інші можуть тягнутися годинами, днями і навіть десятиліттями. Для того щоб визначити продуктивність і розмір необхідної апаратури, а також…
Ізобарний процес Ізобарний процес є різновидом ізопроцессов, який є термодинамічним. При ньому маса речовини та один з його параметрів (тиск, температура, об'єм) залишаються незмінними. Для ізобарного процесу постійною величиною є тиск.Ізобарний процес і закон…
Досвід Штерна - експериментальне обгрунтування молекулярно-кінетичної теорії У другій половині дев'ятнадцятого століття дослідження броунівського (хаотичного) руху молекул викликало гострий інтерес у багатьох фізиків-теоретиків того часу. Розроблена шотландським вченим Джеймсом Максвеллом теорія молекулярно-кінетичного…
Що вивчають розділи фізики ВведенняВи перейшли в сьомий клас і, прийшовши 1 вересня в школу, побачили у списку своїх нових уроків предмет з назвою "Фізика". На ваше запитання про те, що це за звір, батьки тільки відмахнулися: "Наука така!" Але ви перед першим уроком фізики…
Властивості і тиск газів Тиск - це показник, що характеризує відношення сили, що діє на поверхню перпендикулярно їй, до площі цієї поверхні.Відмітною властивістю газу є його здатність заповнювати всю ємність або посудину в межах обмеженого простору. Тобто посудину…
Енергія кінетична: формула, визначення. Як знайти кінетичну енергію молекули, поступального руху, пружини, тіла, молекули газу? Повсякденний досвід показує, що нерухомі тіла можна привести в рух, а рухомі зупинити. Ми з вами постійно щось робимо, світ навколо метушиться, світить сонце ... Але звідки у людини, тварин, та й у природи в цілому беруться сили для виконання цієї…