ボルツマン定数とは何ですか?

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実際には、2つのボルツマン定数、ボルツマン定数とステファン-ボルツマン定数があります。どちらも天体物理学で重要な役割を果たします。最初のモデルは巨視的世界と微視的世界を橋渡しし、熱力学のゼロ次法則の基礎を提供します。 2つ目は、黒体放射の方程式です。

本質的に、熱力学の第0法則は、温度を定義することを可能にするものです。孤立したシステム(平衡状態)を「内部で見る」ことができる場合、エネルギーEでシステムを構成する構成要素の割合はEの関数であり、ボルツマン定数(k または kB)。具体的には、確率は以下に比例します。

e-E / kT

ここで、Tは温度です。 SI単位では、 k 1.38 x 10-23 J / K(ケルビンあたりのジュール)。ボルツマンの定数が巨視的世界と微視的世界をどのように結びつけるかは、おそらく次のように最も簡単に見られるでしょう。 k ガス定数R(理想的なガスの法則、pV = nRTを思い出してください)をアボガドロ数で割った値です。

多くの場所の中で k 物理学に現れるのは、ガス中の分子の速度の分布を表すマクスウェルボルツマン分布です。このため、地球(および金星)の大気はすべての水素を失いました(失われたものはヘリウムのみを保持するため、失われます)岩石中の放射性崩壊からのヘリウムで置き換えられました)、そしてなぜガス巨人(そして星)はそれらを保つことができるのですか?

ステファンボルツマン定数(?)は、黒体から放射されるエネルギーの量(表面の単位面積あたり)を黒体温度に結び付けます(これはステファンボルツマンの法則です)。 ?は他の定数で構成されています:pi、2つの整数、光速、プランクの定数、…、ボルツマン定数!天文学者はほぼ完全に光子(電磁波)の検出に依存して宇宙を観測しているため、天体物理学の学生が研究の非常に早い段階でステファンボルツマンの法則に非常に精通していることを知るのは当然のことです。結局のところ、絶対光度(単位時間あたりに放射されるエネルギー)は、天文学者が推定しようとする重要なことの1つです。

なぜボルツマン定数が頻繁にポップアップするのですか?システムの大規模な振る舞いは、それらのシステムの個々のコンポーネントで何が起こっているかから起こり、小さなものから大きなものへと移行する方法の研究(古典物理学)は統計力学です... (マクスウェル、プランク、その他と共に)確かに、それを与えたのはプランクでした k その名前は、ボルツマンの死後(そしてボルツマンのエントロピー方程式を持っていたプランク)と k –彼の墓石に刻まれています)。

もっと知りたいですか?さまざまなレベルのいくつかのリソースを次に示します。理想気体法(超物理学から)、放射線法(入門天文学コースから)、およびテキサス大学(オースティン)のリチャードフィッツパトリックのコース(上級レベルの学部生向け)熱力学と統計力学。

出典:
過物理
ウィキペディア

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