الفرق بين المراجعتين لصفحة: «ثابت بولتزمان»

من موسوعة العلوم العربية
اذهب إلى التنقل اذهب إلى البحث
ط (١ مراجعة: فيزياء)
(لا فرق)

مراجعة 21:59، 12 نوفمبر 2010

Values of k Units
1.380قالب:E JK−1
8.617قالب:E eV K−1
1.380قالب:E إرج K−1
للمزيد من التفاصيل انظر قيم ثابت بولتزمان بالوحدات الأخرى في المقالة.

ثابت بولتزمان (k or kB) هو أحد الثوابت الفيزيائية وهو يعطي العلاقة بين طاقة الجزيء أو الذرة في الحالة الغازية ودرجة الحرارة. فهو يعطي متوسط طاقة الحركة لكل جزيء أو ذرة في الغاز بمجرد معرفة درجة الحرارة المطلقة للغاز. وهو عبارة عن حاصل قسمة ثابت الغازاتR على عدد أفوجادرو NA :

لثابت بولتزمان نفس وحدات الأنتروبي entropy. وهوثابت يسمى باسم عالم الفيزياء النمساوي لودفيغ بولتزمان.

الجزيئات في الحالة الغازية

ثابت بولتزمان هو الحلقة بين الجزيئات وخصائص الحالة الغازية. فقانون الغازات يقول في حالة الغاز المثالي أن حاصل ضرب ضغط الغاز P في حجمه V يتناسب مع كمية المادة n ودرجة الحرارة المطلقة T .أي أن:


حيث

وهو يعطي الطاقة الكلية للغاز. وبالتعويض عن k في هذه المعادلة نحصل على النصيب المتوسط لكل جزيئ :

حيث N عدد جزيئات الغاز أو عدد الذرات فيه.

توزيع الطاقة بين الذرات

نفترض وجود غاز معزول تحت درجة حرارة مطلقة T فتحصل كل ذرة في الغاز علي طاقة حركة متوسطة بمقدار kT/2 وذلك لكل إتجاه يمكن للذرة التحرك فيه. وباعتبارنا الذرة نقطة كروية فلها 3 اتجاهات تتحرك فيهم وهي المحاور س، ص وع.وبحسبة بسيطة نصل إلى متوسط طاقة حركة الذرة في الغاز وتكون 5و1 kT ;

أي 2.07قالب:E جول
أو 0.013 إلكترون فولت (eV) لكل جزيئ عند درجة حرارة الغرفة.

توزيع الطاقة بين الجزيئات

جزيئ ثنائي الذرات، درجات الحركة الحرة: 3 إنتقالية + 2 دورانية + 1 إهتزازية.

في حالة الغاز المثالي أي في حالة غاز مكون من ذرات منفردة، نقطية الشكل وحجمها مهمل بالنسبة إلى حجم الغاز، تحصل كل إمكانية حركة(درجات حركة حرة) : 3 إمكانيات لحركة الذرات في اتجاه المحاور الثلاثة س، ص، ع مقدارا من طاقة الحركه علي kT /2، فتكون طاقة حركة الذرة :

وبصفة عامة يمكن وضع تلك المعادلة لحالة تكون الغاز من جزيئات، وبفرض أن كل جزيئ له f إمكانية للحركة يصبح متوسط طاقة حركة الجزيئ :

فتكون إمكانية حركة جزيئ مكون من ذرتين هي 3 إمكانيات للحركة في اتجاه الثلاثة محاور، بالإضافة إلى 2 إمكانية حركة دورانية للجزيئ حول مركز الثقل، و1 حركة إهتزازية عبر الرباط، فتكون متوسط طاقة حركة كل جزيئ =

وتزيد درجات حرية الحركة للجزيئات المركبة من 3 ذرات أو أكثر.

لهذا نجد أن الحرارة النوعية للماء عالية نسبيا لأن جزيئ الماء مثلث الشكل، وبالإضافة لحركته الانتقالية والدورانية فله عدد كبير آخر من الحركات الإهتزازية (عبر الروابط). وكل إمكانية للحركة(free of freedom) تكون لها في المتوسط طاقة قدرها kT/2. ومقياس الطاقة هو جول أو إرج أو إلكترون فولت.

أنظر أيضا

bg:Константа на Болцман bn:বোল্ট্‌স্‌মান ধ্রুবক br:Digemmenn Boltzmann bs:Boltzmannova konstanta ca:Constant de Boltzmann cs:Boltzmannova konstanta da:Boltzmanns konstant de:Boltzmann-Konstante en:Boltzmann constant eo:Konstanto de Boltzmann es:Constante de Boltzmann et:Boltzmanni konstant fa:ثابت بولتزمن fi:Boltzmannin vakio fr:Constante de Boltzmann gl:Constante de Boltzmann he:קבוע בולצמן hr:Boltzmannova konstanta hu:Boltzmann-állandó id:Konstanta Boltzmann it:Costante di Boltzmann ja:ボルツマン定数 ko:볼츠만 상수 lt:Bolcmano konstanta mn:Больцманы тогтмол nl:Boltzmannconstante nn:Boltzmannkonstanten no:Boltzmanns konstant pl:Stała Boltzmanna pt:Constante de Boltzmann ro:Constanta Boltzmann ru:Постоянная Больцмана sk:Boltzmannova konštanta sl:Boltzmannova konstanta sr:Болцманова константа sv:Boltzmanns konstant tr:Boltzmann sabiti uk:Стала Больцмана vi:Hằng số Boltzmann zh:波茲曼常數