Grundlegende physikalische Konstanten

Beispiele dafür, wann sie verwendet werden können

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Physik wird in der Sprache der Mathematik beschrieben, und die Gleichungen dieser Sprache verwenden eine breite Palette von physikalische Konstanten . In einem sehr realen Sinne definieren die Werte dieser physikalischen Konstanten unsere Realität. Ein Universum, in dem sie anders wären, würde sich radikal von dem verändern, in dem wir leben.

Entdeckung von Konstanten

Die Konstanten werden im Allgemeinen durch Beobachtung ermittelt, entweder direkt (wie wenn man die Ladung eines Elektrons oder die Lichtgeschwindigkeit misst) oder indem man eine messbare Beziehung beschreibt und dann den Wert der Konstante ableitet (wie im Fall der Gravitationskonstante). Beachten Sie, dass diese Konstanten manchmal in anderen Einheiten geschrieben werden. Wenn Sie also einen anderen Wert finden, der nicht genau derselbe ist wie hier, wurde er möglicherweise in einen anderen Satz von Einheiten umgewandelt.

Diese Liste signifikanter physikalischer Konstanten⁠ – zusammen mit einigen Kommentaren zu ihrer Verwendung⁠ – ist nicht vollständig. Diese Konstanten sollen Ihnen helfen zu verstehen, wie man über diese physikalischen Konzepte nachdenkt.

Lichtgeschwindigkeit

Schon vorher Albert Einstein kam, hatte der Physiker James Clerk Maxwell das beschrieben Lichtgeschwindigkeit im freien Raum in seinen berühmten Gleichungen, die elektromagnetische Felder beschreiben. Als Einstein die entwickelte Relativitätstheorie wurde die Lichtgeschwindigkeit als Konstante relevant, die vielen wichtigen Elementen der physikalischen Struktur der Realität zugrunde liegt.

c = 2,99792458 x 10⁸Meter pro Sekunde

Ladung von Elektron

Die moderne Welt funktioniert mit Elektrizität, und die elektrische Ladung eines Elektrons ist die grundlegendste Einheit, wenn es um das Verhalten von Elektrizität oder Elektromagnetismus geht.

und = 1,602177 x 10^-19C

Gravitationskonstante

Die Gravitationskonstante wurde als Teil der entwickelt Gesetz der Schwerkraft entwickelt von Herr Isaac Newton . Die Messung der Gravitationskonstante ist ein gängiges Experiment, das von Physikstudenten durchgeführt wird, indem die Gravitationsanziehung zwischen zwei Objekten gemessen wird.

G = 6,67259 x 10^-elfNm^zwei/kg^zwei

Plancksche Konstante

Physiker Max Planck begann das Feld der Quantenphysik indem Sie die Lösung für die 'Ultraviolett-Katastrophe' in der Erforschung erklären Schwarzkörperstrahlung Problem. Dabei definierte er eine Konstante, die als Plancksche Konstante bekannt wurde und sich während der gesamten Revolution der Quantenphysik in verschiedenen Anwendungen wiederfindet.

h = 6,6260755 x 10^{-3. 4}Js

Avogadros Zahl

Diese Konstante wird in der Chemie viel aktiver verwendet als in der Physik, aber sie bezieht sich auf die Anzahl der Moleküle, die in einem enthalten sind Maulwurf einer Substanz.

N_EIN = 6,022 x 10²³Moleküle/Mol

Gaskonstante

Dies ist eine Konstante, die in vielen Gleichungen im Zusammenhang mit dem Verhalten von Gasen auftaucht, wie z. B. dem idealen Gasgesetz als Teil des Kinetische Gastheorie .

R = 8,314510 J/molK

Boltzmanns Konstante

Diese nach Ludwig Boltzmann benannte Konstante bezieht die Energie eines Teilchens auf die Temperatur eines Gases. Es ist das Verhältnis der Gaskonstante R zu Avogadros Nummer N_EIN:

k = R / N_EIN = 1,38066 x 10-23 J/K

Teilchenmassen

Das Universum besteht aus Teilchen, und die Massen dieser Teilchen tauchen auch während des Studiums der Physik an vielen verschiedenen Stellen auf. Obwohl es noch viel mehr gibt fundamentale Teilchen Neben diesen drei sind sie die relevantesten physikalischen Konstanten, auf die Sie stoßen werden:

Elektronenmasse = m_und = 9,10939 x 10^-31kg

Neutronenmasse = m_n = 1,67262 x 10^-27kg

Protonenmasse = m_p = 1,67492 x 10^-27kg

Permittivität des freien Raums

Diese physikalische Konstante repräsentiert die Fähigkeit eines klassischen Vakuums, elektrische Feldlinien zuzulassen. Es ist auch als Epsilon-Null bekannt.

e₀= 8,854 x 10^-12C^zwei/N m^zwei

Coulombs Konstante

Die Permittivität des freien Raums wird dann verwendet, um die Coulomb-Konstante zu bestimmen, ein Schlüsselmerkmal der Coulomb-Gleichung, die die Kraft regelt, die durch wechselwirkende elektrische Ladungen erzeugt wird.

k = 1/(4 p₀ ) = 8,987 x 10⁹Nm^zwei/C^zwei

Durchlässigkeit des freien Raums

Ähnlich wie die Permittivität des freien Raums bezieht sich diese Konstante auf die im klassischen Vakuum zulässigen magnetischen Feldlinien. Es kommt ins Spiel im Ampereschen Gesetz, das die Kraft von Magnetfeldern beschreibt:

m ₀= 4 Pi x 10^-7Wb/Am