Фундаментальные физические постоянные

Гравитационная постоянная (g = 6,6720×10^-11 (Н×м²/кг²)) – коэффициент пропорциональности, входящий в закон тяготения Ньютона: , где – сила притяжения двух материальных точек массами m₁ и m ₂, находящихся на расстоянии r.

Постоянная Авогадро ( моль^-1) 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 газовая постоянная ( Дж/(моль×К)), входящая в уравнение состояния одного моля идеального газа: , где P – давление газа, V_m – молярный объем газа, Т – 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 .

Постоянная Больцмана ( Дж/К) равна отношению молярной газовой постоянной к постоянной Авогадро . 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 ( м³/моль), т. е. объем, приходящийся на количество вещества газа 1 моль при нормальных условиях (P₀ = 101,325 кПа, T₀ =273,12 К), определяется из соотношения .

Элементарный электрический заряд ( Кл), наименьший электрический заряд, положительный или отрицательный, равный по значению заряду электрона. Почти все элементарные частицы обладают электрическим зарядом +q или -q или являются незаряженными.

Постоянная Фарадея ( Кл/моль) – равна произведению постоянной Авогадро на элементарный электрический заряд (заряд электрона) . Названа в честь английского физика М. Фарадея.

Скорость света в вакууме (скорость распространения любых электромагнитных волн, м/с) представляет собой предельную скорость распространения любых физических воздействий, инвариантна при переходе от одной системы отсчета к другой.

Постоянная Стефана–Больцмана ( Вт/(м²×К⁴)) входит в закон, определяющий полную (по всем длинам волн) испускательную способность черного тела: , где R – испускательная способность черного тела, Т – термодинамическая температура. Закон сформулирован на основании экспериментальных данных австрийским физиком И. Стефаном (1879 г.), теоретически получен австрийским физиком Л. Больцманом (1884 г.).

Постоянная Вина ( м×К) входит в закон смещения Вина, утверждающий, что длина l_max, на которую приходится максимум энергии в спектре равновесного излучения, обратно пропорциональна термодинамической температуре T излучающего тела: .

Постоянная Планка (квант действия, Дж/Гц) 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 ( м^-1) 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, и т. д.Введена шведским физиком И. Р. Ридбергом.

Радиус первой воровской орбиты ( м) – 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 ( м) определяет изменение длины волны электромагнитного излучения при комптоновском рассеянии на электроне , где h – постоянная Планка, m_е – масса покоя электрона, с – скорость света в вакууме. Эффект открыт американским физиком А. Комптоном (1892).

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

Электрическая ( Ф/м) и магнитная ( Гн/м) постоянные – физические постоянные, входящие в формулы электромагнетизма: , где с – скорость света в вакууме.