Boltzmannin vakio

Boltzmannin vakio (k tai k_B) on fysiikan vakio, joka suhteuttaa lämpötilan energiaan molekyyliä kohti. Se on nimetty itävaltalaisen fyysikon Ludwig Boltzmannin mukaan, joka teki merkittävää työtä statistisen fysiikan teorian parissa, missä tällä vakiolla on suuri merkitys. Ludwig Boltzmann ei koskaan käyttänyt mukaansa nimettyä vakiota, vaan sen esitteli alun perin Max Planck nimeään kantavan lakinsa yhteydessä.^[1][2] Boltzmannin vakio kertoo kaasuvakion ${\displaystyle \scriptstyle R}$ suhteen Avogadron vakioon ${\displaystyle \scriptstyle N_{\mathrm {A} }}$, eli ^[3]

${\displaystyle k={\frac {R}{N_{\mathrm {A} }}}=1{,}380649\cdot 10^{-23}{\frac {\textrm {J}}{\textrm {K}}}}$.

Tämä arvo on tarkka, sillä vuonna 2018 yleinen paino- ja mittakonferenssi määritteli kelvinin uudelleen kiinnittämällä Boltzmannin vakiolle tämän arvon.^[4]

Klassisen ekvipartitioteoreeman mukaan termisessä tasapainossa olevan termodynaamisen järjestelmän keskimääräinen energia vapausastetta kohti on ½kT, missä T on lämpötila Kelvinasteina. Ideaalikaasun hiukkasilla on kolme vapausastetta, joten ideaalikaasun keskimääräinen energia hiukkasta kohti on 3/2kT.^[5]

Katso myös

• Entropia