Grundlegende physikalische Konstanten
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Die Physik wird in der Sprache der Mathematik beschrieben, und die Gleichungen dieser Sprache verwenden eine breite Palette physikalischer Konstanten. In einem sehr realen Sinne definieren die Werte dieser physikalischen Konstanten unsere Realität. Ein Universum, in dem sie sich unterscheiden, würde sich von dem, in dem wir leben, radikal verändern.
Konstanten entdecken
Die Konstanten werden in der Regel durch direkte Beobachtung (wie bei der Messung der Ladung eines Elektrons oder der Lichtgeschwindigkeit) oder durch Beschreibung einer messbaren Beziehung und anschließende Ableitung des Wertes der Konstanten (wie bei der Gravitationskonstante). Beachten Sie, dass diese Konstanten manchmal in verschiedenen Einheiten geschrieben sind. Wenn Sie also einen anderen Wert finden, der nicht genau dem hier entspricht, wurde er möglicherweise in eine andere Menge von Einheiten konvertiert.
Diese Liste der wesentlichen physikalischen Konstanten - mit einigen Kommentaren zu ihrer Verwendung - erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Diese Konstanten sollen Ihnen helfen zu verstehen, wie Sie über diese physikalischen Konzepte nachdenken.
Lichtgeschwindigkeit
Der Physiker James Clerk Maxwell hatte die Lichtgeschwindigkeit im freien Raum bereits vor Albert Einsteins Erscheinen in seinen berühmten Gleichungen beschrieben, die elektromagnetische Felder beschreiben. Als Einstein die Relativitätstheorie entwickelte, wurde die Lichtgeschwindigkeit als Konstante relevant, die vielen wichtigen Elementen der physikalischen Struktur der Realität zugrunde liegt.
c = 2,99792458 × 108 Meter pro Sekunde
Ladung des Elektrons
Die moderne Welt lebt von Elektrizität, und die elektrische Ladung eines Elektrons ist die grundlegendste Einheit, wenn es um das Verhalten von Elektrizität oder Elektromagnetismus geht.
e = 1,602177 · 10-19 C
Gravitationskonstante
Die Gravitationskonstante wurde als Teil des von Sir Isaac Newton entwickelten Gravitationsgesetzes entwickelt. Das Messen der Gravitationskonstante ist ein allgemeines Experiment, das von einführenden Physikstudenten durchgeführt wird, indem die Gravitationsanziehung zwischen zwei Objekten gemessen wird.
G = 6,67259 · 10-11 N m2/kg2
Plancks Konstante
Der Physiker Max Planck begann das Gebiet der Quantenphysik, indem er die Lösung der "Ultraviolettkatastrophe" bei der Erforschung des Problems der Schwarzkörperstrahlung erläuterte. Dabei definierte er eine Konstante, die als Plancksche Konstante bekannt wurde und die während der gesamten Umwälzung der Quantenphysik in verschiedenen Anwendungen immer wieder auftrat.
h = 6,6260755 · 10-34 J s
Avogadro-Nummer
Diese Konstante wird in der Chemie viel aktiver verwendet als in der Physik, bezieht sich jedoch auf die Anzahl der Moleküle, die in einem Mol einer Substanz enthalten sind.
NEIN = 6,022 · 1023 Moleküle / 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 der kinetischen Theorie von Gasen.
R = 8,314510 J / mol K
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 NEIN:
k = R / NEIN = 1,38066 × 10–23 J / K
Partikelmassen
Das Universum besteht aus Teilchen, und die Massen dieser Teilchen tauchen während des Studiums der Physik auch an vielen anderen Orten auf. Obwohl es wesentlich mehr grundlegende Teilchen als nur diese drei gibt, sind sie die wichtigsten physikalischen Konstanten, auf die Sie stoßen werden:
Elektronenmasse = me = 9,10939 · 10-31 kg
Neutronenmasse = mn = 1,67262 · 10-27 kg
Protonenmasse = mp = 1,67492 · 10-27 kg
Permittivität des freien Raumes
Diese physikalische Konstante repräsentiert die Fähigkeit eines klassischen Vakuums, elektrische Feldlinien zuzulassen. Es ist auch als Epsilon nichts bekannt.
ε0 = 8,854 · 10-12 C2/ N m2
Coulombs Konstante
Die Permittivität des freien Raums wird dann verwendet, um die Coulomb-Konstante zu bestimmen, ein Schlüsselmerkmal der Coulomb-Gleichung, die die Kraft bestimmt, die durch Wechselwirkung elektrischer Ladungen erzeugt wird.
k = 1 / (4πε0) = 8,987 · 109 N m2/ C2
Durchlässigkeit von freiem Speicherplatz
Ähnlich wie die Permittivität des freien Raums bezieht sich diese Konstante auf die Magnetfeldlinien, die in einem klassischen Vakuum zulässig sind. Es kommt im Gesetz von Ampere zum Tragen, das die Kraft von Magnetfeldern beschreibt:
μ0 = 4 π x 10-7 Wb / A m
