לודוויג בולצמן
לודוויג בולצמן (1844, 1906) היה מדען מאוסטריה. הוא חקר איך חלקיקים קטנים יוצרים תופעות גדולות. נולד בווינה ב-1844. למד פיזיקה באוניברסיטת וינה וקיבל תואר דוקטור ב-1866. עבד כפרופסור בגראץ ובוינה. ב-1906 נפטר בזמן חופשה בעיירה דורינו שבאיטליה. הסיבות אינן ברורות, ואנשים מדברים על כך שהוא היה מודאג ...
משוואת מצב
משוואת מצב היא כלל שמקשר בין שלושה דברים חשובים: לחץ, טמפרטורה וצפיפות. לחץ זה כמה כוח פועל על שטח. טמפרטורה זה כמה חם. צפיפות זה כמה חומר יש במקום מסוים. יש גז פשוט שנקרא גז אידיאלי. שם החלקיקים לא משפיעים זה על זה. אז הלחץ תלוי בכמות החלקיקים, בנפח ובחום. האוויר סביבנו מתנהג בערך כמו גז אידיאלי. א...
אנרגיה פנימית
אנרגיה פנימית היא כל האנרגיה שנמצאת בתוך מערכת. מסמנים אותה בדרך כלל באות U. היא כוללת שני דברים חשובים: תנועת החלקיקים הקטנים, שזה חום (אנרגיה תרמית), והכוחות בין החלקיקים, כמו קשרים כימיים. היא לא כוללת את תנועת הגוף כולו או את האנרגיה של מיקום כללי שלו. לא תמיד אפשר לדעת את כל ערך האנרגיה הפנימי...
אינטגרלי מסלול
אינטגרלי המסלול הם דרך של פיינמן להסביר קוונטים. כאן “אינטגרל” אומר שסופרים כל מסלולי התנועה ביחד. זה שונה מאינטגרל במתמטיקה הרגילה. בחלקיקים קוונטיים צריך להסתכל על הסתברויות. אמפליטודה היא מספר שממנו מקבלים הסתברות על ידי לקיחת הערך המוחלט בריבוע. לפי אינטגרלי המסלול, אמפליטודת ההסתברות בין שתי...
כימיה פיזיקלית
יש משפט על שכבת אירוג'ל דקה שמפרידה ומבודדת. אירוג'ל הוא חומר מאוד קל. כימיה פיזיקלית חוקרת איך חומרים מתנהגים כשמשנים אותם. זה כולל חום, מסיסות וערבוב. התחום בוחן אטומים. אטום הוא חלקיק קטן מאוד שמרכיב חומרים. חוקרים רוצים לדעת איך אטומים מתחברים לקשרים כימיים. כימיה קוואנטית משתמשת בכללים של ע...
קבוע בולצמן
קבוע בולצמן מחבר טמפרטורה לאנרגיה. שמו הוא k_B. הערך שלו הוא 1.380649 × 10^{-23} J K^{-1}. J הוא ג'אול, יחידת אנרגיה. K הוא קלווין, יחידת טמפרטורה. אנרגיה תרמית היא התנועה של חלקיקים קטנים. טמפרטורה מודדת את האנרגיה הממוצעת שלהם. דרגת חופש היא דרך בה חלקיק יכול לזוז. הקשר הפשוט הוא: Q = (1/2) N_...
פיזיקה סטטיסטית
פיזיקה סטטיסטית חוקרת מערכות עם המון חלקיקים. החלקיקים הם אטומים או מולקולות. במקום לעקוב אחרי כל חלקיק, בוחנים מה קורה בדרך כלל. ככה מוצאים טמפרטורה, לחץ ואנטרופיה. אנטרופיה היא מידה של חוסר סדר. מדענים כמו ברנולי, מקסוול, בולצמן ופלאנק פיתחו רעיונות חשובים. הם הראו שאפשר להסביר חום ואור על ידי ...
טמפרטורה
טמפרטורה אומרת אם משהו חם או קר. היא קשורה לתנועה של החלקיקים, כלומר לאנרגיה שלהם. מדידה נפוצה היא באמצעות תרמומטר. תרמומטר בודק שינוי בתכונה של חומר עם חום. יש סולמות למדידה. הסולם הנפוץ הוא צלזיוס (°C). קלווין (K) משתמשים בו במדע. חום זורם מטמפרטורה גבוהה לנמוכה. כשאין יותר שינוי, יש שיווי מ...
אנטרופיה
אֶנטרופיה היא דרך למדוד כמה "אי־סדר" יש במערכת. זו מילה בפיזיקה שנמצאת בשימוש רחב. מומחים גילו את הרעיון כשהם חקרו מכונות חום. קלאוזיוס נתן שם לאנטרופיה במאה ה־19. מאוחר יותר בולצמן ואחרים הקשרו את זה למספר הדרכים שמערכת יכולה להיות בסדרים שונים. במילים פשוטות, אם מערכת מקבלת חום, האנטרופיה שלה בד...
התפלגות מקסוול-בולצמן
התפלגות מקסוול-בולצמן מראה איך מהירויות של חלקיקים מפוזרות. התפלגות = איך דברים מתחלקים בערכים. היא נקראת על שם מקסוול ובולצמן. אם המהירויות בצירים שונים מתפלגות כמו עקומת פעמון, אז הגודל הכולל של המהירות מקבל את ההתפלגות הזו. =שימושים= משתמשים בה כדי להבין חום, לחץ ותנועה בגז. ההנחה היא שיש הרבה חל...