לדלג לתוכן

קבוע בולצמן

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

קבוע בולצמן הוא קבוע פיזיקלי מתחום התרמודינמיקה הממיר יחידות של טמפרטורה ליחידות של אנרגיה. הקבוע נקרא על שמו של לודוויג בולצמן.

קבוע בולצמן נתון על ידי:

חשיבותו העיקרית של קבוע בולצמן היא היותו היחס שבין הטמפרטורה T במעלות קלווין לבין האנרגיה התרמית:

כמו כן מסמנים: כאשר נקרא הטמפרטורה המוחלטת.

במערכות תרמיות גדולות האנרגיה הפנימית הממוצעת של המערכת מתכונתית לטמפרטורה שלה, וקבוע בולצמן מופיע בנוסחאות חשובות רבות בתרמודינמיקה. למשל, האנרגיה הקינטית הכוללת של גז אידיאלי מקיימת:

כאשר N מספר החלקיקים. כמו כן, מופיע קבוע בולצמן במשוואת המצב של גז אידיאלי:

כאשר P הלחץ, V הנפח, n מספר החלקיקים במולים ו-R קבוע הגזים. הקשר בין קבוע בולצמן לבין קבוע הגזים הוא:

כאשר מספר אבוגדרו.

קבוע בולצמן מופיע גם בהתפלגות בולצמן - בהינתן מערכת שמצומדת לאמבט חום בטמפרטורה קבועה T, ניתן לבטא את ההסתברות להמצא באנרגיה מסוימת E בעזרת ניתוח המערכת כצבר קנוני, וזאת בהתאם לפונקציית חלוקה קנונית. במערכת זו, ההסתברות להיות ברמת אנרגיה נתונה על ידי:

כאשר Z היא פונקציית החלוקה של המערכת.

במוליכים למחצה נעשה שימוש בקבוע בעל יחידות מידה של מתח חשמלי הנקרא המתח התרמי ומוגדר:

כאשר q מטען האלקטרון.

קישורים חיצוניים

[עריכת קוד מקור | עריכה]


ערך זה הוא קצרמר בנושא פיזיקה. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהרחיב אותו.