Лю́двиг Бо́льцман (нем. Ludwig Eduard Boltzmann; 20 февраля 1844, Вена, Австрийская империя — 5 сентября 1906, Дуино, Италия) — австрийский физик-теоретик, основатель статистической механики и молекулярно-кинетической теории. Член Австрийской академии наук (1895), член-корреспондент Петербургской академии наук (1899) и ряда других.
Перечислим основные достижения Больцмана в области статистической механики. В 1866 получил формулу для равновесного распределения по импульсам и координатам молекул идеального газа, находящегося во внешнем потенциальном поле (распределение Больцмана).
В 1871 году предложил эргодическую гипотезу для обоснования закономерностей статистической физики.
В 1872 году вывел основное уравнение микроскопической теории неравновесных процессов (физической кинетики), носящее его имя, а также установил так называемую H-теорему, выражающую закон возрастания энтропии для изолированной системы. В том же году показал статистический характер второго начала термодинамики, связав энтропию замкнутой системы с числом возможных микросостояний, реализующих данное макросостояние. Это стало указанием на несостоятельность представления о «тепловой смерти Вселенной».
Важное значение имели труды Больцмана по термодинамике излучения. В 1884 он вывел закон для испускательной абсолютно чёрного тела с учётом пропорциональности давления равновесного излучения, предсказанного теорией Максвелла, и плотности его энергии. Этот закон был эмпирически получен Й. Стефаном в 1879 и носит название закона Стефана — Больцмана.
Экспериментальные исследования Больцмана посвящены проверке максвелловской теории электромагнетизма, измерению диэлектрических постоянных различных веществ и их связи с показателем преломления, изучению поляризации диэлектриков.
Больцман являлся активным сторонником атомистических представлений и отстаивал их в борьбе с представителями махизма и других идеалистических учений (среди них — Э. Мах и В. Оствальд).
1. Дано:
m = 0,75 кг
S = 100 см² = 0,01 м²
P — ?
Давление рассчитывается по формуле P = F/S
F = mg, тогда P = mg/S
Подставим числа:
P = (0,75 кг × 9,8 Н/кг)/(0,01 м²) = (75 × 9,8 Н)/(1 м²) ≈ 750 Па
ответ: 750 Па
2. Дано:
P = 3 кПа = 3000 Па
p = 13600 кг/м³
h — ?
Давление, оказываемое ртутью, рассчитывается по формуле P = p(жидкости)gh
Выразим отсюда h:
h = P/(p(жидкости)g)
Подставим числа:
h = (3000 Па)/(13600 кг/м³ × 9,8 Н/кг) = (3 Па)/(136 Н/м³) ≈ 0,02 м.
ответ: 0,02 м.
3. Дано:
m = 850 г = 0,85 кг
P = 0,3 кПа = 300 Па
S — ?
Давление рассчитывается по формуле P = F/S
F = mg, тогда P = mg/S. Отсюда выразим S: S = mg/P.
Подставим числа:
S = (0,85 кг × 9,8 Н/кг)/(300 Па) ≈ (8,5 Н)/(300 Н/м²) ≈ 0,03 м².
ответ: 0,03 м².
4. Так как давление рассчитывается по формуле P = F/S, а сила в данном случае будет постоянной, то давление обработано пропорционально площади: чем меньше площадь дна сосуда, тем больше давление, и наоборот. Если учитывать, что кастрюля широкая, а бутылка узкая, то давление увеличится.