k 볼츠만 상수

볼츠만 상수의 정의

k는 원래 통계열역학(statistical thermodyanamics, thermal physics)에서 미시계가 가질 수 있는 exp(-E/kT)꼴의 분포, 혹은 가능한 상태의 수를 나타낼 때 도입된 에너지(E)의 역수 차원을 가지는 변수입니다. 따라서 kT 전체의 단위는 에너지 단위의 역수가 되어야 합니다. 절대 온도 T는 k가 몇 개 있는지를 나타내는 척도이구요. [온도의 정의가 새롭지요?]

통계 열역학에서 사용하는 절대 온도는 기준을 어떻게 정의하느냐에 따라 k 값도 결정되게 됩니다. 그래서 물의 삼중점을 273.16 K로 정의하고 그에 비례해서 다른 온도를 결정합니다. 이걸 absolute temperature scale 이라고 합니다.

일단 물의 삼중점의 온도를 정의하고 나면, 그 다음에는 상태방정식에서 R을 결정할 수 있고, 그것이 일 몰당 아보가드로 수만큼에 대한 값이니 미시적인 계에 대해서는 R/Navo = k 가 계산되어 집니다.

그러나 통계 열역학에서 미시계의 성질을 먼저 정하고 그것에 통계적 기법을 적용하여 거시적인 성질을 나타내기 때문에 k [혹은 R]은 여러 곳에서 발견됩니다. 대표적인 것이 엔트로피의 통계열역학적 정의입니다.