في الواقع هناك ثابتين لبولتزمان ، ثابت بولتزمان وثابت ستيفان بولتزمان ؛ كلاهما يلعبان أدوارًا رئيسية في الفيزياء الفلكية ... أول جسر يربط بين العالمين المجهري والمجهري ، ويوفر الأساس لقانون الديناميكا الحرارية رقم صفر ؛ والثاني في معادلة إشعاع الجسم الأسود.
قانون الديناميكا الحرارية الصفري هو ، في جوهره ، ما يسمح لنا بتحديد درجة الحرارة. إذا كان بإمكانك "النظر إلى الداخل" في نظام معزول (في حالة توازن) ، فإن نسبة المكونات التي تشكل النظام بالطاقة E هي دالة لـ E ، وثابت بولتزمان (ك أو كب). على وجه التحديد ، الاحتمال يتناسب مع:
ه-E / كيلوطن
حيث T هي درجة الحرارة. في وحدات النظام الدولي ، ك 1.38 × 10-23 J / K (هذا جول لكل كلفن). كيف يمكن لثابت بولتزمان أن يربط العالمين المجهري والمجهري ربما يكون من الأسهل رؤيتهما على هذا النحو: ك هو ثابت الغاز R (تذكر قانون الغاز المثالي ، pV = nRT) مقسومًا على رقم Avogadro.
من بين العديد من الأماكن ك يظهر في الفيزياء في توزيع ماكسويل-بولتزمان ، الذي يصف توزيع سرعات الجزيئات في الغاز ... وبالتالي لماذا فقد الغلاف الجوي للأرض (وفينوس) كل هيدروجينه (ويحافظ فقط على الهليوم لأن ما ضاع يحصل يتم استبداله بالهيليوم من الاضمحلال الإشعاعي ، في الصخور) ، ولماذا يمكن لعمالقة الغاز (والنجوم) الاحتفاظ بهم.
يربط ثابت ستيفان بولتزمان (؟) كمية الطاقة التي يشعها الجسم الأسود (لكل وحدة من مساحة سطحه) بدرجة حرارة الجسم الأسود (هذا هو قانون ستيفان بولتزمان). ؟؟؟ تتكون من ثوابت أخرى: pi ، زوجان من الأعداد الصحيحة ، سرعة الضوء ، ثابت بلانك ، ... وثابت بولتزمان! نظرًا لأن الفلكيين يعتمدون بشكل كامل تقريبًا على الكشف عن الفوتونات (الإشعاع الكهرومغناطيسي) لمراقبة الكون ، فلن يكون من المفاجئ بالتأكيد معرفة أن طلاب الفيزياء الفلكية أصبحوا على دراية كبيرة بقانون ستيفان بولتزمان ، في وقت مبكر جدًا من دراستهم! بعد كل شيء ، اللمعان المطلق (الطاقة المشعة لكل وحدة زمنية) هو أحد الأشياء الرئيسية التي يحاول الفلكيون تقديرها.
لماذا ينبثق ثابت بولتزمان كثيرًا؟ لأن سلوك الأنظمة على نطاق واسع يتبع ما يحدث للمكونات الفردية لهذه الأنظمة ، ودراسة كيفية الانتقال من الصغير إلى الكبير (في الفيزياء الكلاسيكية) هي ميكانيكا إحصائية ... وهو ما فعله بولتزمان معظم الثقيل الأصلي رفع (جنبا إلى جنب مع ماكسويل ، بلانك ، وغيرها) ؛ في الواقع ، كان بلانك هو الذي أعطى ك اسمها ، بعد وفاة بولتزمان (وبلانك الذي كان لديه معادلة الكون بولتزمان - مع ك - محفورة على شاهد قبره).
تريد معرفة المزيد؟ إليك بعض الموارد على مستويات مختلفة: قانون الغاز المثالي (من Hyperphysics) ، وقوانين الإشعاع (من دورة علم الفلك التمهيدية) ، ودورة ريتشارد فيتزباتريك لجامعة تكساس (أوستن) (مخصصة لطلاب المرحلة الجامعية الأولى) الديناميكا الحرارية والإحصاء علم الميكانيكا.
مصادر:
Hyperphysics
ويكيبيديا
