Grundlegende physikalische Konstanten in der Physik

Die 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 sich unterscheiden, würde sich radikal von dem unterscheiden, in dem wir leben.

Die Konstanten werden im Allgemeinen durch Beobachtung entweder direkt (wie wenn man die Ladung eines Elektrons oder die Lichtgeschwindigkeit misst) ermittelt. oder indem eine Beziehung beschrieben wird, die messbar ist, und dann der Wert der Konstante abgeleitet wird (wie im Fall der Gravitationskonstante). Beachten Sie, dass diese Konstanten manchmal in verschiedenen Einheiten geschrieben werden. Wenn Sie also einen anderen Wert finden, der nicht genau mit dem hier angegebenen übereinstimmt, wurde er möglicherweise in einen anderen Satz von Einheiten konvertiert.

Diese Liste signifikanter physikalischer Konstanten - zusammen mit einigen Kommentaren darüber, wann sie verwendet werden - ist nicht vollständig. Diese Konstanten sollen Ihnen helfen, zu verstehen, wie Sie über diese physikalischen Konzepte nachdenken.

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

c = 2,99792458 x 10⁸ Meter pro Sekunde

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

e = 1,602177 x 10^-19 C.

Die Gravitationskonstante wurde im Rahmen der entwickelt Gesetz der Schwerkraft entwickelt von Herr Isaac Newton. Das Messen der Gravitationskonstante ist ein übliches Experiment, das von einführenden Physikstudenten durchgeführt wird, indem die Gravitationsanziehung zwischen zwei Objekten gemessen wird.

G = 6,67259 × 10^-11 N m²/kg²

Physiker Max Planck begann das Feld von Quantenphysik durch die Erklärung der Lösung für die "Ultraviolett-Katastrophe" bei der Erforschung Schwarzkörperstrahlung Problem. Dabei definierte er eine Konstante, die als Plancksche Konstante bekannt wurde und sich während der gesamten Revolution der Quantenphysik in verschiedenen Anwendungen zeigte.

h = 6,6260755 x 10^-34 J s

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

N._EIN = 6,022 × 10²³ Moleküle / mol

Dies ist eine Konstante, die sich in vielen Gleichungen zum Verhalten von Gasen zeigt, wie zum Beispiel dem Idealgasgesetz als Teil des kinetische Theorie der Gase.

R. = 8,314510 J / mol K.

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 × 10–23 J / K.

Das Universum besteht aus Teilchen, und die Massen dieser Teilchen zeigen sich während des Studiums der Physik auch an vielen verschiedenen Orten. Obwohl es noch viel mehr gibt Grundpartikel als nur diese drei sind sie die relevantesten physikalischen Konstanten, auf die Sie stoßen werden:

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

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

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

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

ε₀ = 8,854 · 10^-12 C.²/ N m²

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

k = 1/(4πε₀) = 8,987 x 10⁹ N m²/ C.²

Ähnlich wie die Permittivität des freien Raums bezieht sich diese Konstante auf die Magnetfeldlinien, die in einem klassischen Vakuum zulässig sind. Es kommt im Ampere-Gesetz ins Spiel, das die Kraft von Magnetfeldern beschreibt:

μ₀ = 4 π x 10^-7 Wb / A m