Grundlæggende fysiske konstanter i fysik

Fysik er beskrevet på matematikens sprog, og ligningerne på dette sprog bruger en bred vifte af fysiske konstanter. I en meget reel forstand definerer værdierne for disse fysiske konstanter vores virkelighed. Et univers, hvor de var forskellige, ville blive radikalt ændret fra det, vi bor i.

Konstanterne ankomes normalt ved observation enten direkte (som når man måler ladningen af ​​et elektron eller lysets hastighed) eller ved at beskrive et forhold, der er målbart og derefter aflede værdien af ​​konstanten (som for gravitationskonstanten). Bemærk, at disse konstanter undertiden er skrevet i forskellige enheder, så hvis du finder en anden værdi, der ikke er nøjagtigt den samme som den er her, kan den muligvis være konverteret til et andet sæt enheder.

Denne liste over betydelige fysiske konstanter⁠ - sammen med nogle kommentarer til, hvornår de bruges⁠ - er ikke udtømmende. Disse konstanter skal hjælpe dig med at forstå, hvordan du tænker på disse fysiske begreber.

Selv før Albert Einstein kom med, havde fysiker James Clerk Maxwell beskrevet lysets hastighed i frit rum i hans berømte ligninger, der beskriver elektromagnetiske felter. Da Einstein udviklede relativitetsteori, lysets hastighed blev relevant som en konstant, der ligger til grund for mange vigtige elementer i den fysiske struktur af virkeligheden.

c = 2,99792458 x 10⁸ meter per sekund

Den moderne verden kører på elektricitet, og den elektriske ladning af et elektron er den mest grundlæggende enhed, når man taler om opførsel af elektricitet eller elektromagnetisme.

e = 1,602177 x 10^-19 C

Tyngdekonstanten blev udviklet som en del af tyngdeloven udviklet af Sir Isaac Newton. Måling af gravitationskonstanten er et almindeligt eksperiment udført af introduktionsfysikstuderende ved at måle gravitationsattraktionen mellem to objekter.

G = 6,67259 x 10^-11 N m²/kg²

fysiker Max Planck begyndte feltet af kvantefysik ved at forklare løsningen på "ultraviolet katastrofe" ved at udforske blackbody stråling problem. Dermed definerede han en konstant, der blev kendt som Plancks konstant, som fortsatte med at dukke op på forskellige applikationer gennem kvantefysikrevolutionen.

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

Denne konstant bruges meget mere aktivt i kemi end i fysik, men den angår antallet af molekyler, der er indeholdt i et muldvarp af et stof.

N_EN = 6,022 x 10²³ molekyler / mol

Dette er en konstant, der vises i en masse ligninger, der er relateret til gassers opførsel, såsom den ideelle gaslov som en del af kinetisk teori om gasser.

R = 8,314510 J / mol K

Denne konstante, der er opkaldt efter Ludwig Boltzmann, relaterer en partikles energi til en gasstemperatur. Det er forholdet mellem gasskonstanten R til Avogadros nummer N_EN:

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

Universet består af partikler, og masserne af disse partikler vises også mange forskellige steder gennem studiet af fysik. Selvom der er meget mere grundlæggende partikler end bare disse tre, er de de mest relevante fysiske konstanter, som du vil støde på:

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

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

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

Denne fysiske konstant repræsenterer et klassisk vakuums evne til at tillade elektriske feltlinjer. Det er også kendt som epsilon intet.

ε₀ = 8,854 x 10^-12 C²/ N m²

Permitiviteten for frit rum bruges derefter til at bestemme Coulombs konstant, et vigtigt træk i Coulombs ligning, der styrer kraften, der skabes ved at samvirke elektriske ladninger.

k = 1/(4πε₀) = 8,987 x 10⁹ N m²/ C²

I lighed med permittiviteten for frit rum, vedrører denne konstante magnetfeltlinier, der er tilladt i et klassisk vakuum. Det kommer i spil i Ampere's lov, der beskriver magnetfeltens kraft:

μ₀ = 4 π x 10^-7 Wb / A m