Iš tikrųjų yra dvi Boltzmanno konstantos, Boltzmanno konstanta ir Stefano-Boltzmanno konstanta; abu vaidina pagrindinius vaidmenis astrofizikoje... pirmasis sujungia makroskopinį ir mikroskopinį pasaulius ir sudaro nulinio termodinamikos dėsnio pagrindą; antrasis yra lygtyje už juodas kūnas radiacija.
Nulinis termodinamikos dėsnis iš esmės yra tai, kas leidžia mums apibrėžti temperatūrą; Jei galėtumėte „pažvelgti“ į izoliuotą sistemą (pusiausvyroje), sudedamųjų dalių, sudarančių sistemą su energija E, dalis yra E funkcija ir Boltzmanno konstanta (įarbaįB). Tiksliau, tikimybė yra proporcinga:
Ir-E / kT
kur T yra temperatūra. SI vienetais,įyra 1,38 x 10-23J/K (tai yra džauliai vienam kelvinui). Kaip Boltzmanno nuolatinė sąsaja su makroskopiniu ir mikroskopiniu pasauliu gali būti lengviausia pamatyti taip:įyra dujų konstanta R (prisiminkime idealių dujų dėsnį, pV = nRT), padalyta iš Avogadro skaičiaus.
Tarp daugybės vietųįfizikoje yra Maxwell-Boltzmann skirstinyje, kuris apibūdina molekulių greičių pasiskirstymą dujose... ir dėl to, kodėl Žemės (ir Veneros) atmosfera prarado visą vandenilį (ir išsaugo tik helią, nes kas prarasta radioaktyvaus skilimo uolienose pakeistas heliu ir kodėl dujų milžinai (ir žvaigždės) gali išlaikyti savo.
Stefano-Boltzmanno konstanta (?), susieja energijos kiekį, kurį spinduliuoja a juodas kūnas (jo paviršiaus ploto vienetui) iki juodojo kūno temperatūros (tai yra Stefano-Boltzmanno dėsnis). ? yra sudarytas iš kitų konstantų: pi, kelių sveikųjų skaičių, šviesos greičio, Planko konstantos... ir Boltzmanno konstantos! Kadangi astronomai, norėdami stebėti visatą, beveik visiškai pasikliauja fotonų (elektromagnetinės spinduliuotės) aptikimu, tikrai nenustebins sužinoję, kad astrofizikos studentai labai anksti studijuoja su Stefano-Boltzmanno įstatymu! Galų gale, absoliutus šviesumas (per laiko vienetą išspinduliuota energija) yra vienas iš pagrindinių dalykų, kuriuos astronomai bando įvertinti.
Kodėl taip dažnai pasirodo Boltzmanno konstanta? Kadangi didelio masto sistemų elgesys išplaukia iš to, kas vyksta su atskiromis tų sistemų sudedamosiomis dalimis, o tyrimas, kaip pereiti nuo mažų prie didelių (klasikinėje fizikoje), yra statistinė mechanika, kurią Boltzmannas padarė didžiąją dalį pradinių sunkiųjų. pakėlimas (kartu su Maxwell, Planck ir kt.); iš tikrųjų Planckas davėįjos pavadinimas po Boltzmanno mirties (ir Plancko, kuris turėjo Boltzmanno entropijos lygtį – suį– iškaltas ant jo antkapio).
Norite sužinoti daugiau? Štai keletas skirtingų lygių išteklių: Idealus dujų įstatymas (iš Hiperfizikos), Radiacijos dėsniai (iš įvadinio astronomijos kurso) ir Teksaso universiteto (Ostinas) Richardo Fitzpatricko kursas (skirtas aukštesnio lygio bakalauro studentams) Termodinamika ir statistinė mechanika .
Šaltiniai:
Hiperfizika
Vikipedija