Základní fyzikální konstanty ve fyzice

Fyzika je popsána v jazyce matematiky a rovnice tohoto jazyka využívají širokou škálu fyzikální konstanty. Hodnoty těchto fyzikálních konstant ve skutečnosti definují naši realitu. Vesmír, ve kterém se liší, by se radikálně změnil od toho, který obýváme.

Konstanty jsou obvykle dosaženy pozorováním, buď přímo (jako když člověk měří náboj elektronů nebo rychlost světla) nebo popisem vztahu, který je měřitelný, a odvozením hodnoty konstanty (jako v případě gravitační konstanty). Všimněte si, že tyto konstanty jsou někdy psány v různých jednotkách, takže pokud najdete jinou hodnotu, která není úplně stejná jako zde, může být převedena na jinou sadu jednotek.

Tento seznam významných fyzikálních konstant - spolu s některými komentáři, kdy jsou použity - není vyčerpávající. Tyto konstanty by vám měly pomoci pochopit, jak přemýšlet o těchto fyzických pojmech.

Ještě předtím, než Albert Einstein přišel, popsal fyzik James Clerk Maxwell rychlost světla ve volném prostoru v jeho slavných rovnicích popisujících elektromagnetická pole. Jak Einstein vyvinul

C = 2,99792458 x 10⁸ metry za sekundu

Moderní svět běží na elektřinu a elektrický náboj elektronu je nejzákladnější jednotkou, když se mluví o chování elektřiny nebo elektromagnetismu.

E = 1,602177 x 10^-19 C

Gravitační konstanta byla vyvinuta jako součást Zákon gravitace vyvinutý společností Sir Isaac Newton. Měření gravitační konstanty je běžný experiment prováděný studenty úvodní fyziky měřením gravitační přitažlivosti mezi dvěma objekty.

G = 6,667259 x 10^-11 N m²/kg²

Fyzik Max Planck začal pole kvantová fyzika vysvětlením řešení „ultrafialové katastrofy“ při zkoumání vyzařování černých těles problém. Přitom definoval konstantu, která se stala známou jako Planckova konstanta, která se během kvantové fyzikální revoluce stále objevovala v různých aplikacích.

h = 6,66260755 x 10^-34 J s

Tato konstanta se používá mnohem aktivněji v chemii než ve fyzice, ale týká se počtu molekul, které jsou obsaženy v jedné krtek látky.

N_A = 6,022 x 10²³ molekuly / mol

Toto je konstanta, která se projevuje v mnoha rovnicích souvisejících s chováním plynů, jako je zákon o ideálním plynu jako součást kinetická teorie plynů.

R = 8,314510 J / mol K

Tato konstanta, pojmenovaná po Ludwiga Boltzmanna, spojuje energii částice s teplotou plynu. Je to poměr plynové konstanty R na Avogadrovo číslo N_A:

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

Vesmír je složen z částic a masy těchto částic se během studia fyziky objevují také na mnoha různých místech. I když jich je mnohem víc základní částice než jen tyto tři jsou to nejdůležitější fyzikální konstanty, se kterými se setkáte:

Elektronová hmotnost = m_E = 9,10939 x 10^-31 kg

Neutronová hmota = m_n = 1,67262 x 10^-27 kg

Protonová hmotnost m_str = 1,67492 x 10^-27 kg

Tato fyzická konstanta představuje schopnost klasického vakua umožnit vedení elektrického pole. To je také známé jako epsilon nic.

ε₀ = 8,85 x 10^-12 C²/ N m²

Permektivita volného prostoru je pak použita k určení Coulombovy konstanty, klíčového rysu Coulombovy rovnice, která řídí sílu vytvořenou interakcí elektrických nábojů.

k = 1/(4πε₀) = 8,998 x 10⁹ N m²/C²

Podobně jako permitivita volného prostoru se tato konstanta týká čar magnetického pole povolených v klasickém vakuu. Vstupuje do hry v Ampérově zákoně, který popisuje sílu magnetických polí:

μ₀ = 4 π x 10^-7 Wb / A m