V resnici sta dve Boltzmannovi konstanti, Boltzmannova konstanta in Stefan-Boltzmannova konstanta; oba igrata ključno vlogo v astrofiziki ... prvi premosti makroskopski in mikroskopski svet in daje osnovo za ničelni zakon termodinamike; drugi je v enačbi za sevanje črnega telesa.
Ničelni zakon termodinamike je v bistvu tisto, kar nam omogoča, da določimo temperaturo; če bi lahko "pogledali znotraj" izoliranega sistema (v ravnotežju), je delež sestavnih delov sistema z energijo E funkcija E in Boltzmannove konstante (k ali kB). Konkretno je verjetnost sorazmerna:
e-E / kT
kjer je T temperatura. V enotah SI k je 1,38 x 10-23 J / K (to je džul na Kelvina). Kako je Boltzmannova nenehna povezava makroskopskega in mikroskopskega sveta morda najlažje videti takole: k je plinska konstanta R (spomnimo se zakona o idealnem plinu, pV = nRT), deljeno s Avogadrovim številom.
Med številnimi kraji k pojavlja se v fiziki v Maxwell-Boltzmannovi distribuciji, ki opisuje porazdelitev molekulskih hitrosti v plinu… in zato je Zemljino ozračje (in Venera) v ozračju izgubilo ves vodik (in ohrani le helij, ker izgubi tisto, kar izgubi nadomeščen s helijem zaradi radioaktivnega razpada, v skalah), in zakaj lahko plinski velikani (in zvezde) ohranijo svoje.
Stefan-Boltzmannova konstanta (?) Povezuje količino energije, ki jo izžareva črno telo (na enoto površine njegove površine), s temperaturo črnega telesa (to je Stefan-Boltzmannov zakon). ? sestavljajo ga druge konstante: pi, par celih števil, hitrost svetlobe, Planckova konstanta ... in Boltzmannova konstanta! Ker se astronomi za opazovanje vesolja skoraj v celoti zanašajo na odkrivanje fotonov (elektromagnetnega sevanja), bo gotovo presenečenje, da se študenti astrofizike že zelo zgodaj v študiju seznanijo z zakonom Stefana-Boltzmanna! Konec koncev je absolutna svetilnost (energija, ki seva na enoto časa), ena ključnih stvari, ki jo astronomi poskušajo oceniti.
Zakaj se Boltzmannova stalnica tako pogosto pojavlja? Ker obsežno obnašanje sistemov izhaja iz dogajanja s posameznimi sestavnimi deli teh sistemov in preučevanje, kako priti od majhnega do velikega (v klasični fiziki) je statistična mehanika ... ki je Boltzmannu naredila večino prvotnih težkih dviganje (skupaj z Maxwellom, Planckom in drugimi); Dejansko je Planck dal k njegovo ime po Boltzmannovi smrti (in Plancku, ki je imel Boltzmannovo enačbo entropije - z k - gravirano na njegovem nagrobniku).
Želite izvedeti več? Tukaj je nekaj virov na različnih ravneh: zakon o idealnem plinu (iz hiperfizike), zakoni o sevanju (iz uvodnega tečaja astronomije) in tečaj Richarda Fitzpatricka na Univerzi v Teksasu (namenjen študentom višje stopnje) Termodinamika in statistika Mehanika.
Viri:
Hiperfizika
Wikipedija
