Boltzmannin vakio

author
1 minute, 39 seconds Read

Vaikka Boltzmann yhdisti ensimmäisen kerran entropian ja todennäköisyyden toisiinsa vuonna 1877, suhdetta ei ilmeisesti koskaan ilmaistu konkreettisella vakiolla, ennen kuin Max Planck esitteli ensimmäisen kerran k:n ja antoi tarkan arvon (1.346×10-23 J/K, joka on noin 2,5 % pienempi kuin nykyisin käytetty luku), kun hän johti mustan kappaleen säteilylain vuosina 1900-1901. Ennen vuotta 1900 Boltzmann-kertoimia sisältävissä yhtälöissä ei käytetty molekyylikohtaisia energioita tai Boltzmannin vakiota, vaan kaasuvakion R muotoa ja makroskooppisia energioita aineen makroskooppisille suureille. Yhtälön S = k log W lyhyt, symbolinen muoto Boltzmannin hautakivessä on itse asiassa Planckin, ei Boltzmannin ansiota. Planck itse asiassa esitteli sen samassa artikkelissa, jossa hän esitteli h.

Kuten Planck kirjoitti Nobel-palkinnon vastaanottopuheessaan vuonna 1920.

Tästä vakiosta käytetään usein nimitystä Boltzmannin vakio, vaikka tietääkseni Boltzmann itse ei koskaan maininnut sitä; sikäli kuin hänen satunnaisista lausunnoistaan käy ilmi, hän ei erityisten olosuhteiden vuoksi koskaan harkinnut mahdollisuutta suorittaa vakion tarkkaa mittausta.

Nämä ”erikoiset olosuhteet” voidaan ymmärtää, jos palautetaan mieleen eräs aikakauden suurista tieteellisistä väittelyistä. 1800-luvun jälkipuoliskolla oli valtavia erimielisyyksiä siitä, olivatko atomit ja molekyylit ”todellisia” vai olivatko ne vain heuristinen työkalu, josta oli hyötyä ongelmanratkaisussa. Erimielisyyttä oli myös siitä, olivatko ”kemialliset molekyylit” (atomipainon avulla mitattuna) samat kuin ”fysikaaliset molekyylit” (kineettisen teorian avulla mitattuna). Jatkaakseni lainausta Planckin lukemista vuodelta 1920:

Mikään ei voi paremmin kuvata sitä myönteistä ja kiihkeää edistysvauhtia, jolla tiedemiehet ovat työskennelleet viimeisten kahdenkymmenen vuoden aikana, kuin se tosiasia, että sen jälkeen ei ole löydetty vain yksi, vaan lukuisia menetelmiä, joilla on voitu mitata molekyylin massa käytännöllisesti katsoen samalla tarkkuudella kuin planeetan massa.

Vuonna 2013 Ison-Britannian National Physical Laboratory käytti mikroaalto- ja akustisia resonanssimittauksia määrittääkseen yksiatomisen kaasun äänennopeuden kolmiaksiaalisessa ellipsoidikammiossa ja laskiakseen tarkemman arvon vakiolle osana kansainvälisen yksikköjärjestelmän (SI) tarkistusta. Uusi laskettu arvo oli 1,380 651 56 (98) × 10-²³ J K-1, ja SI:n odotetaan hyväksyvän sen tarkistuksen jälkeen.

Similar Posts

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.