Константа k і ентропія

У загальному сенсі ентропію можна охарактеризувати як запобіжний незворотності термодинамічного процесу. Ця незворотність пов’язана з розсіюванням – дисипацією енергії. При статистичному підході, запропонованому Больцманом, ентропія є функцією кількості способів, якими може бути реалізована фізична система без зміни її стану: S = k∙lnW.

Тут постійна k задає масштаб зростання ентропії зі збільшенням цієї кількості (W) варіантів реалізації системи, або мікростанів. Макс Планк, який привів цю формулу до сучасного вигляду, і запропонував дати константі k ім’я Больцмана.

Закон випромінювання Стефана – Больцмана

Фізичний закон, що встановлює, як енергетична світність (потужність випромінювання на одиницю поверхні) абсолютно чорного тіла залежить від його температури, має вигляд j = σT4, тобто тіло випромінює пропорційно четвертого ступеня своєї температури. Цей закон використовується, наприклад, в астрофізиці, так як випромінювання зірок близьке за характеристиками до чернотельному.

У зазначеному співвідношенні присутня ще одна константа, також керує масштабом явища. Це постійна Стефана – Больцмана σ, яка дорівнює приблизно 5,67 × 10-8 Вт/(м2∙К4). Розмірність її включає кельвины – значить, ясно, що і тут бере участь константа Больцмана k. Дійсно, величина σ визначається як (2π2∙k4)/(15c2h3), де c – швидкість світла, h – постійна Планка. Так що больцмановская константа, поєднуючись з іншими світовими постійними, утворює величину, знову-таки зв’язує між собою енергію (потужність) і температуру – в даному випадку стосовно до випромінювання.