Boltzmannova konstanta

Definice entropie pomocí Boltzmannovy konstanty coby epitaf na hrobě Ludwiga Boltzmanna

Boltzmannova konstanta vyjadřuje vztah mezi teplotou a energií plynu. Vyjadřuje množství energie potřebné k zahřátí jedné částice ideálního plynu o jeden kelvin. Boltzmannova konstanta také úzce souvisí s entropií, protože stejně jako o entropie jde o množství energie na určitou teplotu. Byla pojmenována po rakouském fyzikovi Ludwigu Boltzmannovi, který se významně podílel na rozvoji statistické fyziky, kde tato konstanta hraje klíčovou roli.

Značení

• Značka konstanty: k nebo k_B
• Hodnota: k = (1,380 6488 ± 0,000 0013) × 10^-23 J·K^-1

Použití

Vynásobením Boltzmannovy a Avogadrovy konstanty dostaneme univerzální plynovou konstantu, která udává totéž pro látkové množství jednoho molu. Díky tomu můžeme vyjádřit stavovou rovnici ideálního plynu dvěma způsoby:

$PV=nRT=NkT$

kde n je látkové množství, N je počet částic daného množství a P, V a T jsou stavové podmínky. Díky tomuto vyjádření můžeme snadno vidět, že PV součin představuje energii částic ideálního plynu (u reálného plynu bychom museli použít jiných čísel, než Boltzmannovy konstanty a taky místo PV součinu bychom museli dosadit složitější vztah pro úhrnnou energii reálných částic).

Pak má také Boltzmannova konstanta roli ve statistické fyzice. Můžeme pomocí ní vyjadřovat entropii a také hraje roli ve fyzice polovodičů, protože se pomocí ní dá vyjádřit množství tepelné energie rozdělované mezi elektrony, která vytváří potenciál způsobující tzv. tepelné napětí (viz Polovodičová dioda).

Související články

• Fyzika
• Termodynamika
• Fyzika částic
• Střední kvadratická rychlost