Постійна Больцмана • Джеймс трефами, енциклопедія "Двісті законів світобудови"

Постійна Больцмана

Людвіг Больцман – один з творців молекулярно-кінетичної теорії газів, на якій грунтується сучасна картина взаємозв'язку між рухом атомів і молекул з одного боку і макроскопічними властивостями матерії, такими як температура і тиск, з іншого. В рамках такої картини тиск газу обумовлено пружними ударами молекул газу об стінки судини, а температура – швидкістю руху молекул (а точніше, їх кінетичну енергію) .Чем швидше рухаються молекули, тим вище температура.

Постійна Больцмана дає можливість безпосередньо зв'язати характеристики мікросвіту з характеристиками макросвіту – зокрема, з показаннями термометра. Ось ключова формула, що встановлює це співвідношення:

1/2 mv2 = kT

де m і v – відповідно маса і середня швидкість руху молекул газу, Т – температура газу (за абсолютною шкалою Кельвіна), а k – постійна Больцмана. Це рівняння прокладає місток між двома світами, пов'язуючи характеристики атомного рівня (в лівій частині) з об'ємними властивостями (В правій частині), які можна виміряти за допомогою людських приладів, в даному випадку термометрів. Цей зв'язок забезпечує постійна Больцмана k, Що дорівнює 1,38 x 10-23 Дж / К.

Розділ фізики, що вивчає зв'язки між явищами мікросвіту і макросвіту, називається статистична механіка. В цьому розділі навряд чи знайдеться рівняння або формула, в яких не фігурувала б постійна Больцмана. Одне з таких співвідношень було виведено самим австрійцем, і називається воно просто рівняння Больцмана:

S = k log p + b

де S – ентропія системи (см. Другий закон термодинаміки), p – так званий статистичний вага (Дуже важливий елемент статистичного підходу), а b – ще одна константа.

Все життя Людвіг Больцман в буквальному сенсі випереджав свій час, розробляючи основи сучасної атомної теорії будови матерії, вступаючи в запеклі суперечки з переважною консервативним більшістю сучасного йому наукового співтовариства, який вважав атоми лише умовністю, зручною для розрахунків, але не об'єктами реального світу. Коли його статистичний підхід не зустрів жодного розуміння навіть після появи спеціальної теорії відносності, Больцман в хвилину глибокої депресії наклав на себе руки. Рівняння Больцмана висічено на його надгробному пам'ятнику.

Людвіг Едвард Больцмана
Boltzmann, 1844-1906

Австрійський фізик.Народився у Відні в родині держслужбовця. Навчався у Віденському університеті на одному курсі з Йозефом Стефаном (см. Закон Стефана-Больцмана). Захистившись в 1866 році, продовжив наукову кар'єру, займаючи в різний час професорські посади на кафедрах фізики і математики університетів Граца, Відня, Мюнхена та Лейпцига. Будучи одним з головних прихильників реальності існування атомів, зробив ряд видатних теоретичних відкриттів, які проливають світло на те, яким чином явища на атомному рівні позначаються на фізичних властивостях і поведінці матерії.


Like this post? Please share to your friends:
Залишити відповідь

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: