Постоянная Больцмана играет главную роль в статической механике

Людвиг Больцман – создатель молекулярно-кинетической теории идеальных газов. Родился в 1844 году в Вене. Больцман является первопроходцем и первооткрывателем в науке. Его работы и исследования часто были непонятны и отвергнуты обществом. Однако с дальнейшим развитием физики его труды были признаны и впоследствии опубликованы.

Научные интересы ученого охватывали такие фундаментальные области, как физика и математика. С 1867 года он работал преподавателем в ряде высших учебных заведений. В своих исследованиях он установил, что давление газа обусловлено хаотическими ударами молекул о стенки сосуда, в котором они находятся, в то время как температура напрямую зависит от скорости движения частиц (молекул), иными словами, от их кинетической энергии. Следовательно, чем с большей скоростью движутся эти частицы, тем выше и температура. Постоянная Больцмана названа в честь знаменитого австрийского ученого. Именно он внес неоценимый вклад в развитие статической физики.

Физический смысл данной постоянной величины

Постоянная Больцмана определяет связь между такими физическими величинами, как температура и энергия. В статической механике она играет главную ключевую роль. Постоянная Больцмана равна k=1,3806505(24)*10^-23Дж/К. Числа, находящиеся в круглых скобках, указывают на допустимую погрешность значения величины относительно последних цифр. Стоит отметить, что постоянная Больцмана также может быть получена из других физических постоянных. Однако эти вычисления достаточно сложны и трудновыполнимы. Они требуют глубоких познаний не только в области физики, но и высшей математики.

Взаимосвязь между абсолютной температурой и энергией

Видео: ОЛЕЖА VLOG - АЗЛАГОР ЗАХВАТИЛ ГЛАВНУЮ РОЛЬ

Постоянная Стефана-Больцмана позволяет связать между собой характеристики микро- и макромира, а именно отношение скорости движения молекул к температуре. Формула, описывающая данное соотношение, выглядит следующим образом: 3/2mv²=kT.

В однородном газе, находящемся в сосуде при определенной температуре T, энергия, которая приходится на каждую из степеней свободы, равна соотношению kT/2. Зная температуру, в которой находятся молекулы, и их массу, можно без труда вычислить среднеквадратичную скорость. Однако данная формула не подходит для двухатомных газов.

Соотношение Людвига Больцмана (энтропия - вероятность)

Энтропию термодинамической системы можно определить как логарифм от термодинамической вероятности. Это соотношение можно назвать главным достижением и открытием великого австрийского физика, которое он сделал в конце своего жизненного пути. При жизни ученого оно так и не удостоилось признания в научных кругах, но спустя четыре года после его кончины данное открытие было официально признано.

Несколько слов в заключение

Постоянная Больцмана не только составляет ядро статической физики и молекулярно-кинетической теории, но также оказала некоторое влияние на дальнейшее развитие физических теорий. Это касается, например, такого раздела, как квантовая механика.