Constante de Boltzmann

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
Ir para: navegação, pesquisa

A constante de Boltzmann ( ou ) é a constante física que relaciona temperatura e energia de moléculas.[1] Tem o nome do físico austríaco Ludwig Boltzmann, que fez importantes contribuições para a física e para a mecânica estatística, na qual a sua constante tem um papel fundamental.

História[editar | editar código-fonte]

Ludwig Boltzmann aos 24 anos de idade (1869)

Embora Boltzmann tenha feito primeiro a ligação entre entropia e probabilidade, em 1877, de modo que a relação não foi expressa como uma constante antes de Max Planck fazê-lo. , com um valor preciso de 1.346×10−23 (apenas 2,5% menor que o conhecido hoje), introduzido na lei de Planck para a radiação do corpo negro, em 1900-1901.[2]

Determinação experimental[editar | editar código-fonte]

O seu valor experimental, em unidades SI, determinado em 2002, é:

ou
(não-SI)

O factor de conversão entre os dois valores é a carga do eléctron:

coulomb por eléctron.

A forma mais simples de chegar à constante de Boltzmann é dividir a constante dos gases perfeitos pela constante de Avogadro.

A constante de Boltzmann relaciona assim a ideia de que, para qualquer quantidade de um gás ideal, obtemos um valor constante caso dividirmos o valor obtido a partir da multiplicação de pressão e volume pelo valor da temperatura, o ( ou ). Deste modo estamos a considerar que é a quantidade de energia por mol de moléculas de gás. Ao dividir este novo valor pelo número de Avogadro obtemos a quantidade de energia contida por cada molécula de gás, de acordo com as expressões:

,
(ou )

Valores da constantes de Boltzmann em unidades diferentes[editar | editar código-fonte]

Valores de Unidades Comentários
J/K Unidades do I, valor do CODATA, na unidades do SI [1]
eV/K Valores do CODATA [1]
1 electronvolt [1]
Hz/K Valores do CODATA[1]
h [1]
EH/K R[1]
[1]
erg/K Sistema CGS, 1 erg =
cal/K 1 Caloria
cal/°R 1 grau de Rankine
ft lb]]/°R 1 força de pés - libras
cm−1/K Valor do CODATA[1]
kcal/mol/K na forma molar, frequentemente usado em mecânica estatística, usa-se caloria termoquímica = 4.184 Joule
kJ/mol/K na forma molar frequentemente usado em mecânica estatística.
em nanômetros por piconewton em 24°C, usado na Biofísica.
dBW/K/Hz em decibel watts, usado nas telecomunicações (Veja Ruído de Johnson–Nyquist)
bit em bits (logaritmo com base 2), usado na Entropia da informação (valor exato é )
nat em nats (logaritmo com base ), usado na Entropia da informação (veja Unidades de Planck)

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. a b c d e f g h i Mohr, Peter J.; Taylor, Barry N.; Newell, David B. (2008). "CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 2006". Rev. Mod. Phys. 80 (2): 633–730. Arxiv. doi:10.1103/RevModPhys.80.633.(em inglês)
  2. Planck, Max (1901), "Ueber das Gesetz der Energieverteilung im Normalspectrum", Ann. Phys. 309 (3): 553–63, doi:10.1002/andp.19013090310, http://www.physik.uni-augsburg.de/annalen/history/historic-papers/1901_309_553-563.pdf . English translation: "On the Law of Distribution of Energy in the Normal Spectrum".
O Commons possui uma categoria contendo imagens e outros ficheiros sobre Constante de Boltzmann


Portal A Wikipédia possui o portal:


Ícone de esboço Este artigo sobre física é um esboço. Você pode ajudar a Wikipédia expandindo-o.