Stała Boltzmanna – stała fizyczna pojawiająca się w równaniach określających rozkłady energii cząsteczek. Oznaczana jest symbolem lub i związana jest równaniem[1]:
ze stałą gazową i liczbą Avogadra
Opierając się na wcześniejszych rozważaniach Ludwiga Boltzmanna, Max Planck podał fundamentalną zależność termodynamiki statystycznej:
gdzie: jest stałą Boltzmanna, a jest prawdopodobieństwem termodynamicznym. Prawdopodobieństwo termodynamiczne stanowi miarę uporządkowania układu w danym stanie i jest tym mniejsze, im wyższy jest stopień uporządkowania układu – na przykład dla kryształu idealnego w temperaturze 0 K (wszystkie cząsteczki mają wtedy ściśle określone położenie w przestrzeni oraz ściśle określone pędy), prawdopodobieństwo termodynamiczne równa się jedności[2].
Wartość stałej po redefinicji jednostki SI
[edytuj | edytuj kod]Po redefinicji jednostek SI, od 20 maja 2019 jej wartość wyrażona w dżulach [J] na kelwin (K) wynosi dokładnie[3][4]:
W innych popularnych jednostkach stała Boltzmanna wynosi[4]
- gdzie jest stałą Plancka.
Wartości te określone są dokładnie, jednak nie można ich wyrazić ułamkiem dziesiętnym o skończonym rozwinięciu.
Stała Boltzmanna w fizyce klasycznej
[edytuj | edytuj kod]W ramach fizyki klasycznej (tj. bez uwzględnienia efektów kwantowych) stała Boltzmanna jest czynnikiem proporcjonalności między średnią energią kinetyczną przypadającą na pojedynczą cząsteczkę o stopniach swobody a temperaturą bezwzględną
Nazwa stałej upamiętnia austriackiego fizyka Ludwiga E. Boltzmanna, który wprowadził ją w XIX wieku w ramach badań nad kinetyczną teorią gazów.
Zobacz też
[edytuj | edytuj kod]Przypisy
[edytuj | edytuj kod]- ↑ Boltzmanna stała, [w:] Encyklopedia PWN [online], Wydawnictwo Naukowe PWN [dostęp 2021-10-15] .
- ↑ Krzysztof Pigoń , Zdzisława Ruziewicz , Chemia fizyczna 1 podstawy fenomenologiczne, Ludwik Komorowski, Józef Lipiński (red.), wyd. VI - 2 dodruk, 2013, ISBN 978-83-01-15054-9 .
- ↑ Redefinicja SI, Warszawa: Główny Urząd Miar, 2018, s. 18 [dostęp 2020-11-16] .
- ↑ a b Search results matching „Boltzmann constant” [online], CODATA, 2019 [dostęp 2020-11-16] (ang.).