波尔曼常数英文解释翻译、波尔曼常数的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【电】 boltzmann constant
分词翻译:
波尔的英语翻译:
Bohr
曼的英语翻译:
graceful; prolonged
常数的英语翻译:
constant; invariable
【计】 C
【化】 constant
【医】 constant
【经】 constant
专业解析
波尔曼常数(Boltzmann Constant)是物理学中连接微观粒子运动与宏观热力学性质的核心常数,符号为k或k_B。其定义为理想气体常数R与阿伏伽德罗常数N_A的比值,数学表达式为:
$$
k = frac{R}{N_A}
$$
数值约为$1.380649 times 10^{-23} , text{J/K}$,该值于2019年被国际单位制(SI)正式确定。
核心应用领域包括:
- 统计力学:用于描述粒子平均动能与温度的关系,公式为$frac{3}{2}kT = frac{1}{2}mlangle v rangle$。
- 热力学熵:熵的统计解释公式$S = k ln Omega$,其中Ω为微观状态数。
- 半导体物理:载流子分布模型中涉及kT项的能量标度。
历史背景:由奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼(Ludwig Boltzmann)在19世纪提出,后通过黑体辐射实验和布朗运动研究验证。该常数在量子力学与热力学第三定律的框架中具有基础性地位。
参考文献来源:NIST物理常数数据库、Encyclopædia Britannica、《统计热力学导论》(科学出版社)。
网络扩展解释
玻尔兹曼常数(Boltzmann constant,符号为(k_B)或(k))是统计物理学和热力学中的核心常数,用于连接微观粒子能量与宏观温度。以下是详细解释:
1. 定义与数值
- 数值:根据最新测量结果,(k_B = 1.380649 times 10^{-23} , text{J/K})(参考、)。
- 单位:焦耳每开尔文(J/K),表示单位温度下单个粒子的平均动能。
2. 物理意义
玻尔兹曼常数是宏观热力学温度与微观粒子能量的桥梁:
- 公式:单个粒子的平均动能与温度的关系为
$$frac{3}{2} k_B T = text{平均动能}$$
其中(T)为热力学温度(参考、)。
- 与气体常数的关系:(k_B = frac{R}{N_A}),(R)为理想气体常数,(N_A)为阿伏伽德罗常数(参考、)。
3. 应用领域
- 统计力学:用于推导麦克斯韦-玻尔兹曼分布,描述粒子能量分布(参考、)。
- 热力学:定义熵的统计解释((S = k_B ln Omega),(Omega)为微观状态数)。
- 单位定义:国际单位制(SI)中,开尔文(K)的温度单位通过(k_B)与能量单位关联(参考)。
4. 历史背景
由奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼于19世纪提出,最初用于解释理想气体分子动能与温度的关系(参考、)。他的理论在“原子论”与“唯能论”的争论中奠定了统计力学的基础。
补充说明
- 误差范围:早期测量值为(k_B = 1.3806505(24) times 10^{-23} , text{J/K}),括号内为不确定度(参考、)。
- 相关常数:在半导体物理中,约化单位(k_B T)(如室温下约0.025 eV)常用于计算载流子能量(参考)。
如需更详细数据,可查阅CODATA推荐值或权威物理手册。
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