Ludwig Boltzmann is de maker van de moleculair-kinetische theorie van ideale gassen. Geboren in 1844 in Wenen. Boltzmann is een pionier en ontdekker in de wetenschap. Zijn werken en onderzoek werden vaak verkeerd begrepen en afgewezen door de samenleving. Met de verdere ontwikkeling van de natuurkunde werd zijn werk echter erkend en vervolgens gepubliceerd.
Wetenschappelijke interesses van de wetenschapper hadden betrekking op fundamentele gebieden als natuurkunde en wiskunde. Vanaf 1867 werkte hij als leraar in een aantal instellingen voor hoger onderwijs. In zijn onderzoek ontdekte hij dat gasdruk te wijten is aan de chaotische impact van moleculen op de wanden van het vat waarin ze zich bevinden, terwijl de temperatuur direct afhangt van de snelheid van deeltjes (moleculen), met andere woorden, van hun kinetische energie. Daarom, hoe sneller deze deeltjes bewegen, hoe hoger de temperatuur. De Boltzmann-constante is vernoemd naar de beroemde Oostenrijkse wetenschapper. Hij was het die een onschatbare bijdrage leverde aan de ontwikkeling van de statische fysica.
Fysieke betekenis van deze constante waarde
De Boltzmann-constante definieert de relatie tussen fysieke grootheden als temperatuur en energie. in statischemechanica, speelt het een belangrijke sleutelrol. De Boltzmann-constante is k=1, 3806505(24)10-23J/K. De getallen tussen haakjes geven de toelaatbare fout aan in de waarde van de waarde ten opzichte van de laatste cijfers. Het is vermeldenswaard dat de Boltzmann-constante ook kan worden afgeleid uit andere fysieke constanten. Deze berekeningen zijn echter vrij complex en moeilijk uit te voeren. Ze vereisen diepgaande kennis, niet alleen op het gebied van natuurkunde, maar ook op het gebied van hogere wiskunde.
Relatie tussen absolute temperatuur en energie
Met de constante van Stefan-Boltzmann kun je de kenmerken van de micro- en macrowereld met elkaar verbinden, namelijk de verhouding tussen de bewegingssnelheid van moleculen en de temperatuur. De formule die deze verhouding beschrijft is als volgt: 3/2mv2=kT.
In een homogeen gas in een vat bij een bepaalde temperatuur T is de energie die op elk van de vrijheidsgraden v alt gelijk aan de verhouding kT/2. Als we de temperatuur kennen waarop de moleculen zich bevinden en hun massa, kan men gemakkelijk de gemiddelde kwadratische snelheid berekenen. Deze formule is echter niet geschikt voor diatomische gassen.
Ludwig Boltzmann-verhouding (entropie - waarschijnlijkheid)
De entropie van een thermodynamisch systeem kan worden gedefinieerd als de logaritme van de thermodynamische kans. Deze verhouding kan de belangrijkste prestatie en ontdekking van de grote Oostenrijkse natuurkundige worden genoemd, die hij aan het einde van zijn leven deed. Tijdens het leven van een wetenschapper ontving het nooiterkenning in wetenschappelijke kringen, maar vier jaar na zijn dood werd deze ontdekking officieel erkend.
Een paar woorden ter afsluiting
De Boltzmann-constante vormt niet alleen de kern van de statische fysica en de moleculair-kinetische theorie, maar had ook enige invloed op de verdere ontwikkeling van fysische theorieën. Dit geldt bijvoorbeeld voor een onderdeel als kwantummechanica.
