Iš tikrųjų yra dvi Boltzmanno konstantos: Boltzmann konstanta ir Stefan-Boltzmann konstanta; abu vaidina pagrindinius vaidmenis astrofizikoje ... pirmasis sujungia makroskopinį ir mikroskopinį pasaulius ir sudaro pagrindą nuliniam termodinamikos dėsniui; antrasis yra juodųjų kūnų radiacijos lygtyje.
Nulis termodinamikos dėsnis iš esmės yra tas, kuris leidžia apibrėžti temperatūrą; jei galėtumėte „žiūrėti į izoliuotos sistemos vidų“ (pusiausvyroje), tai sudedamųjų dalių, sudarančių sistemą su energija E, dalis būtų E funkcija, o Boltzmanno konstanta (k arba kB). Tiksliau, tikimybė yra proporcinga:
e-E / kT
kur T yra temperatūra. SI vienetais, k yra 1,38 x 10-23 J / K (tai yra džauliai per Kelviną). Tai, kaip nuolat keičiasi Boltzmanno ryšys su makroskopiniu ir mikroskopiniu pasauliais, gali būti lengviausia pamatyti taip: k yra dujų konstanta R (atsiminkite idealiųjų dujų įstatymą, pV = nRT), padalytą iš Avogadro skaičiaus.
Tarp daugybės vietų k atrodo, kad fizikoje yra Maksvelo-Boltzmanno paskirstymas, kuris apibūdina molekulių greičio pasiskirstymą dujose ... ir kodėl Žemės (ir Veneros) atmosfera prarado visą savo vandenilį (ir palaiko tik savo helį, nes tai, kas prarasta, gauna pakeistas helio nuo radioaktyvaus skilimo, uolienose) ir kodėl dujų milžinai (ir žvaigždės) gali išlaikyti savo.
Stefano-Boltzmanno konstanta (?) Susieja juodojo kūno spinduliuojamos energijos kiekį (jo paviršiaus ploto vienetui) su juodojo kūno temperatūra (toks yra Stefano-Boltzmano dėsnis). ? yra sudarytas iš kitų konstantų: pi, poros sveikų skaičių, šviesos greičio, Plancko konstantos ... ir Boltzmanno konstantos! Kadangi astronomai, stebėdami Visatą, beveik visiškai pasikliauja fotonų (elektromagnetinės spinduliuotės) aptikimu, tikrai nenustebins sužinojus, kad astrofizikos studentai labai anksti susipažino su Stefano-Boltzmanno įstatymais, dar labai anksti! Galų gale, absoliutus šviesumas (spinduliuojama energija per laiko vienetą) yra vienas iš pagrindinių dalykų, kuriuos bando įvertinti astronomai.
Kodėl taip dažnai pasirodo Boltzmanno konstanta? Kadangi didelio masto sistemų elgesys priklauso nuo to, kas vyksta su atskirais tų sistemų komponentais, ir tyrimas, kaip pereiti nuo mažų prie didelių (klasikinėje fizikoje) yra statistinė mechanika ... kurią Boltzmannas padarė daugiausiai iš originalių sunkiųjų. kėlimas (kartu su Maxwell, Planck ir kt.); iš tikrųjų davė Plankas k jo vardas po Boltzmanno mirties (ir Plankas, turėjęs Boltzmanno entropijos lygtį - su k - išgraviruotas ant jo antkapio).
Norite sužinoti daugiau? Čia yra keletas šaltinių, skirtingais lygiais: Idealių dujų įstatymas (iš hiperfizikos), radiacijos įstatymai (iš įvadinio astronomijos kurso) ir Teksaso universiteto (Austinas) Richardo Fitzpatricko kursas (skirtas aukštesnio lygio bakalaurų studentams) Termodinamika ir statistinė informacija Mechanika.
Šaltiniai:
Hiperfizika
Vikipedija
