W dzisiejszym świecie Stała Boltzmanna stał się istotnym i ważnym tematem, który przyciąga uwagę wielu osób. Niezależnie od tego, czy ze względu na swój wpływ na społeczeństwo, znaczenie w historii, wpływ na kulturę czy znaczenie w nauce, Stała Boltzmanna wzbudził zainteresowanie wielu osób. Na przestrzeni lat Stała Boltzmanna odegrał znaczącą rolę w różnych obszarach, a jego obecność jest nadal aktualna w dzisiejszym świecie. W tym artykule zbadamy różne aspekty związane z Stała Boltzmanna, badając jego znaczenie, wpływ i znaczenie w bieżącym kontekście.
Stała Boltzmanna – stała fizyczna pojawiająca się w równaniach określających rozkłady energii cząsteczek. Oznaczana jest symbolem lub i związana jest równaniem:
ze stałą gazową i liczbą Avogadra
Opierając się na wcześniejszych rozważaniach Ludwiga Boltzmanna, Max Planck podał fundamentalną zależność termodynamiki statystycznej:
gdzie: jest stałą Boltzmanna, a jest prawdopodobieństwem termodynamicznym. Prawdopodobieństwo termodynamiczne stanowi miarę uporządkowania układu w danym stanie i jest tym mniejsze, im wyższy jest stopień uporządkowania układu – na przykład dla kryształu idealnego w temperaturze 0 K (wszystkie cząsteczki mają wtedy ściśle określone położenie w przestrzeni oraz ściśle określone pędy), prawdopodobieństwo termodynamiczne równa się jedności.
Po redefinicji jednostek SI, od 20 maja 2019 jej wartość wyrażona w dżulach na kelwin (K) wynosi dokładnie:
W innych popularnych jednostkach stała Boltzmanna wynosi
Wartości te określone są dokładnie, jednak nie można ich wyrazić ułamkiem dziesiętnym o skończonym rozwinięciu.
W ramach fizyki klasycznej (tj. bez uwzględnienia efektów kwantowych) stała Boltzmanna jest czynnikiem proporcjonalności między średnią energią kinetyczną przypadającą na pojedynczą cząsteczkę o stopniach swobody a temperaturą bezwzględną
Nazwa stałej upamiętnia austriackiego fizyka Ludwiga E. Boltzmanna, który wprowadził ją w XIX wieku w ramach badań nad kinetyczną teorią gazów.