玻尔兹曼常数

王朝百科·作者佚名  2009-11-22
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玻尔兹曼常数 Boltzmann constant

玻尔兹曼常量系热力学的一个基本常量,记为“K”,数值为:K=1.3806505×10^-23J/K,玻尔兹曼常量可以推导得到,理想气体常数R等于玻尔兹曼常数乘以阿伏伽德罗常数。

推导从气体动理论的观点来看,理想气体是最简单的气体,其微观模型有三条假设:

·分子本身的大小比分子间的平均距离小得多,分子可视为质点,它们遵从牛顿运动定律。

·分子与分子间或分子与器壁间的碰撞是完全弹性的。

·除碰撞瞬间外,分子间的相互作用力可忽略不计,重力的影响也可忽略不计。因此在相邻两次碰撞之间,分子做匀速直线运动。

单个分子在一次碰撞中对器壁上单位面积的冲量:

I=2m·vx

vx为x方向上的速度分量.这一次碰撞的时间为2a╱vx,故单位时间内的碰撞次数为vx╱2a。

所以单位时间内该分子对该器壁的冲量为:

(2m·vx)(vx╱2a)=m·vx2╱a.

而vx2=vy2=vz2=(1/3)v2,故单位时间内容器内所有分子对该器壁的压强

p=N×(1/3)m·v2/(a×b×c)= (1/3)N·m·v2╱V,

由于分子平动动能Ek=(1/2)m·v2故,

p=(1/3)N·m·v2╱V=(2N╱3V)Ek。V为体积。该式即为理想气体的压强公式。

而理想气体状态方程P=N/V×(R/N')×T,其中N为分子数,N'为阿伏加德罗常数,定义R/N'为玻尔兹曼常数k,有:P=NkT╱V,即:PV=nRT=NkT[1].

应用熵函数

熵可以定义为玻尔兹曼常数乘以系统分子的状态数的对数值:

S=k㏑Ω

这个公式是统计学的中心概念

理想气体

理想气体常数等于玻尔兹曼常数与阿伏伽德罗常数的乘积:

R=kN

 
 
 
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