Constante de Boltzmann

Valores de la constante de Boltzmann en diferentes unidades
Valor numérico Unidad
1.380 649⋅10 −23 J K −1 [1 ]
1.380 649⋅10 −16 ergio K −1 _
8.617 333 262… ⋅10 −5 eV K −1 [ 2]

La constante de Boltzmann ( o )  es una constante física que determina la relación entre temperatura y energía . Nombrado en honor al físico austriaco Ludwig Boltzmann , quien hizo importantes contribuciones a la física estadística , en la que esta constante juega un papel clave. Su valor en el Sistema Internacional de Unidades SI, según cambios en las definiciones de las unidades SI básicas, es exactamente igual a

k \u003d 1.380 64910 −23 J / K.

En el sistema de unidades de Planck , la constante de Boltzmann se elige como una de las unidades básicas del sistema [3] .

La constante universal de los gases se define como el producto de la constante de Boltzmann y el número de Avogadro , . La constante de los gases es más conveniente cuando el número de partículas se da en moles .

Relación entre temperatura y energía

En un gas ideal homogéneo a temperatura absoluta , la energía por grado de libertad de traslación es, como sigue de la distribución de Maxwell , . A temperatura ambiente (300 K ), esta energía es 2,07 10 −21 J , o 0,012926 eV . En un gas ideal monoatómico, cada átomo tiene tres grados de libertad correspondientes a tres ejes espaciales, lo que significa que cada átomo tiene energía en .

Conociendo la energía térmica, se puede calcular la velocidad atómica cuadrática media, que es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la masa atómica. La velocidad cuadrática media de la raíz a temperatura ambiente varía de 1370 m/s para el helio a 240 m/s para el xenón . En el caso de un gas molecular, la situación se vuelve más complicada, por ejemplo, un gas diatómico tiene 5 grados de libertad: 3 de traslación y 2 de rotación (a bajas temperaturas, cuando las vibraciones de los átomos en una molécula no están excitadas y grados adicionales de libertad). no se añade la libertad).

Definición de entropía

La entropía de un sistema termodinámico se define como una cantidad proporcional al logaritmo natural del número de microestados diferentes correspondientes a un estado macroscópico dado (por ejemplo, un estado con una energía total dada).

El coeficiente de proporcionalidad es la constante de Boltzmann. Esta expresión, que define la relación entre estados microscópicos ( ) y macroscópicos ( ), expresa la idea central de la mecánica estadística.

Fijación de un valor

La XXIV Conferencia General de Pesos y Medidas , celebrada del 17 al 21 de octubre de 2011, adoptó una resolución [4] , en la que, en particular, se propuso que la futura revisión del Sistema Internacional de Unidades se lleve a cabo de tal manera como para fijar el valor de la constante de Boltzmann, después de lo cual se considerará cierto exactamente . Como resultado, se tuvo que cumplir la igualdad exacta k = 1.380 6X⋅10 −23 J/K, donde X reemplaza una o más cifras significativas, que debían determinarse más adelante sobre la base de las recomendaciones más precisas de CODATA .

Tal fijación se asoció con el deseo de redefinir la unidad de temperatura termodinámica kelvin , vinculando su valor con el valor de la constante de Boltzmann.

Véase también

Notas

  1. ↑ Constante  de Boltzmann . CODATA Valores 2014 recomendados internacionalmente de las Constantes Físicas Fundamentales . NIST (2014). Consultado el 3 de noviembre de 2016. Archivado desde el original el 24 de agosto de 2005.
  2. ↑ Constantes físicas fundamentales: listado completo . Consultado el 19 de junio de 2011. Archivado desde el original el 8 de diciembre de 2013.
  3. ↑ Chertov A. G. Unidades de cantidades físicas. - M. : " Escuela Superior ", 1977. - S. 23. - 287 p.
  4. ↑ Sobre la posible futura revisión del Sistema Internacional de Unidades, el SI Archivado el 4 de marzo de 2012 en Wayback Machine Resolución 1 de la 24ª reunión de la CGPM (2011)
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