Aslında Boltzmann sabiti ve Stefan-Boltzmann sabiti olmak üzere iki Boltzmann sabiti vardır; her ikisi de astrofizikte kilit rol oynamaktadır… birincisi makroskopik ve mikroskobik dünyalar arasında köprü kurar ve termodinamiğin sıfırıncı yasasının temelini oluşturur; ikincisi kara cisim radyasyonu denkleminde.
Termodinamiğin sıfırıncı yasası, özünde, sıcaklığı tanımlamamıza izin veren şeydir; Eğer izole bir sistemi 'dengeye' görebiliyorsanız ', dengede), sistemi E enerjisiyle oluşturan bileşenlerin oranı E'nin ve Boltzmann sabitinin (k veya kB). Özellikle, olasılık aşağıdakilerle orantılıdır:
e-E / kT
burada T sıcaklıktır. SI birimlerinde, k 1.38 x 10-23 J / K (Kelvin başına joule). Boltzmann’ın sabitinin makroskopik ve mikroskobik dünyaları nasıl bağladığı belki de en kolay şu şekilde görülebilir: k gaz sabiti R'dir (ideal gaz yasasını hatırlayın, pV = nRT) Avogadro'nun sayısına bölünür.
Birçok yer arasında k fizikte görünen bir gazda moleküllerin hız dağılımını açıklayan Maxwell-Boltzmann dağılımında… ve bu yüzden Dünya'nın (ve Venüs'ün) atmosferinin neden tüm hidrojeni kaybettiği (ve sadece helyumunu koruduğu için kaybedilen şey yerine radyoaktif bozunma, kayalarda helyum ve neden gaz devleri (ve yıldızlar) onlarınkini koruyabilir.
Stefan-Boltzmann sabiti (?), Siyah bir cismin yaydığı enerji miktarını (yüzeyinin birim alanı başına) siyah cisim sıcaklığına bağlar (bu Stefan-Boltzmann yasasıdır). ? diğer sabitlerden oluşur: pi, birkaç tamsayı, ışık hızı, Planck sabiti, ve Boltzmann sabiti! Gökbilimciler neredeyse tamamen evreni gözlemlemek için fotonların (elektromanyetik radyasyon) tespitine güvendiklerinden, astrofizik öğrencilerinin çalışmalarının çok erken aşamalarında Stefan-Boltzmann yasasına çok aşina olduklarını öğrenmek hiç de şaşırtıcı olmayacaktır! Sonuçta, mutlak parlaklık (birim zaman başına yayılan enerji) astronomların tahmin etmeye çalıştığı anahtar şeylerden biridir.
Boltzmann sabiti neden bu kadar sık ortaya çıkıyor? Çünkü sistemlerin büyük ölçekli davranışı, bu sistemlerin bireysel bileşenlerine olanlardan kaynaklanmaktadır ve küçükten büyüğe (klasik fizikte) nasıl ulaşılacağı çalışması istatistiksel mekaniktir… Boltzmann'ın orijinal ağırlığın çoğunu yaptığı kaldırma (Maxwell, Planck ve diğerleri ile birlikte); Gerçekten de, Planck k adı, Boltzmann’ın ölümünden sonra (ve Boltzmann’ın entropi denklemine sahip Planck ile - k - mezar taşına oyulmuş).
Daha fazla öğrenmek ister misiniz? Farklı düzeylerde bazı kaynaklar: İdeal Gaz Yasası (Hiperfizik'ten), Radyasyon Yasaları (giriş astronomi dersinden) ve Texas Üniversitesi (Austin) Richard Fitzpatrick'in kursu (üst düzey lisans öğrencileri için tasarlanmıştır) Termodinamik ve İstatistiksel Mekanik.
Kaynaklar:
Hyperphysics
Vikipedi
