Фундаментальные физические постоянные

Гравитационная постоянная – коэффициент пропорциональности, входящий в закон тяготения Ньютона:

,

где F – сила притяжения двух материальных точек массами m₁ и m₂, находящихся на расстоянии r.

Постоянная Авогадро определяет число структурных элементов (атомов, молекул, ионов или других частиц) в единице количества вещества (в одном моле). Названа в честь итальянского ученого А.Авогадро.

Универсальная (молярная) газовая постоянная, вхлдящая в уравнение состояния одного моля идеального газа: pV_m = RT, где p – давление газа; V_m – молярный объем газа; T – термодинамическая температура газа. Физический смысл газовой постоянной – это работа расширения одного моля идеального газа под постоянным давлением при нагревании на 1 К. С другой стороны, газовая постоянная – разность молярных теплоемкостей при постоянном давлении и при постоянном объеме С_P - С_V = R.

Постоянная Больцмана равна отношению молярной газовой постоянной к постоянной Авогадро: k = R/N_A.

Постоянная Больцмана входит в ряд важнейших соотношений физики: в уравнение состояния идеального газа, в выражение для средней энергии теплового движения частиц, связывает энтропию физической системы с ее термодинамической вероятностью. Названа в честь австрийского физика Л.Больцмана.

Молярный объем идеального газа, т.е. объем, приходящийся на количество вещества газа 1 моль при нормальных условиях (р₀ = 101,325 кПа, Т₀ = 273,12 К), определяется из соотношения

.

Элементарный электрический заряд (е), наименьший электрический

заряд, положительный или отрицательный, равный по значения заряду электрона. Почти все элементарные частицы обладают электрическим зарядом + е или – е или являются незаряженными.

Постоянная Фарадея – равна произведению постоянной Авогадро на элементарный электрический заряд (заряд электрона) F = N_Ae. Названа в честь английского физика М.Фарадея.

Скорость света в вакууме (скорость распространения любых электромагнитных волн) представляет собой предельную скорость распространения любых физических воздействий, инварианта при переходе от одной системы отсчета к другим.

Постоянная Стефана – Больцмана входит в закон, определяющий полную (по всем длинам волн) испускательную способность черного тела: R = δT⁴, где R – испускательная способность черного тела, Т – термодинамическая температура. Закон сформулирован на основании экспериментальных данных австрийским физиком И.Стефаном (1879), теоретически получен австрийским физиком Л.Больцманом (1884).

Постоянная Вина входит в закон смещения Вина, утверждающий, что длина λ_max, на которую приходится максимум энергии в спектре равновесного излучения, обратно пропорциональна термодинамической температуре Т излучающего тела: λ_max = b₁/Т.

Постоянная Планка (квант действия) определяет широкий круг физических явлений, для которых существенна дискретность величин с размерностью действия. Введена в 1900 г. Немецким физиком М.Планком при установлении закона распределения энергии в спектре излучения черного тела.

Постоянная Ридберга входит в выражения для уровней энергии и частот излучения атомов (спектральные серии): , где n_i и n_k – числа, определяющие начальный и конечный уровни энергии. Для каждой спектральной серии n_i постоянно, а n_k = n_i+1, n_i+2,… . Введена шведским физиком И.Р.Ридбергом.

Радиус первой боровской орбиты (в теории датского физика Н.Бора) – радиус ближайшей к ядру (протону) электронной орбиты. В квантовой механике определяется как расстояние от ядра, на котором с наибольшей вероятностью можно обнаружить электрон в невозбужденном атоме водорода.

Комптоновская длина волны определяет изменение длины волны электромагнитного излучения при комптоновском рассеянии на электроне

, где h – постоянная Планка, m_e – масса покоя электрона, с – скорость света в вакууме. Эффект открыт американским физиком А.Комптоном (1892).

Атомная единица массы применяется в атомной и ядерной физике для выражения масс элементарных частиц атомов и молекул; 1 а.е.м. равна 1/12 массы нуклида углерода ¹²С.

Электрическая и магнитная постоянные – физические постоянные, входящие в формулы электромагнетизма: , где с – скорость света в вакууме.