Warto przeczytać

W naukach matematyczno‑przyrodniczych napotykamy wielkości, które nie ulegają zmianom. Towarzyszą one wyliczeniom, przeplatając się z zapisywanymi przez nas wzorami. Czy wszystkie z nich zapamiętujemy? Oczywiście, że nie! Chcąc je wykorzystać, sięgamy po tablice chemiczno‑matematyczno‑fizyczne bądź wyszukujemy w Internecie. Warto jednak na początku uświadomić sobie, co się kryje za ich wartościami. Ta świadomość na pewno pomoże nam w obliczeniach. Zacznijmy krótki przegląd stałych fizykochemicznych od tych, które spotykamy najczęściej.

Wartość ta odpowiada ziemskiemu przyspieszeniu grawitacyjnemu na poziomie morza na szerokości geograficznej około 45,5°. Określa ona przyspieszenie, z jakim spadają na powierzchnię Ziemi ciała puszczone swobodnie w momencie, gdy zaniedbamy opory ruchu. Jest to chyba jedna z najczęściej wykorzystywanych stałych w fizyce.

Choć Ziemi nie da się położyć na wadze, fizycy znaleźli szereg sposobów, by jej masę określić z dużą dokładnością. Więcej na ten temat dowiesz się, omawiając dział Grawitacja i elementy astronomii.

Promień Ziemi będzie się różnił w zależności od tego, gdzie będziemy się znajdowali – inną wartość (ze względu na spłaszczenie naszej planety) będzie miał na równiku, a inną na biegunach. Określając wartość średnią, uwzględniono każdy z tych przypadków.

Stała grawitacji służy do opisu pola grawitacyjnego. Jest uniwersalna – można więc ją stosować do każdego obiektu w przestrzeni kosmicznej. Jest ona współczynnikiem proporcjonalności w prawie powszechnego ciążenia Izaaka Newtona.

Kolejna stała nie dotyczy już grawitacji, lecz wykorzystywana jest w termodynamice. Jest ona równa liczbie atomów lub cząsteczek zawartych w jednym molumolmolu substancji. Liczba ta jest powszechnie spotykana w chemii.

Gaz doskonały jest modelem matematycznym pozwalającym opisywać układy składające się z wielu cząsteczek oraz modelować zjawiska społeczne. Jeśli znajduje się on w warunkach normalnych (takim mianem określamy temperaturę równą 0°C i ciśnienie 1013,25 hPa), to jego objętość będzie wynosiła 22,41 dmIndeks górny 3³/mol.

Bardzo powszechną w termodynamice wielkością jest uniwersalna stała gazowa. Jej wartość jest równa pracy, jaką należy wykonać, być podgrzać 1 mol gazu doskonałego o jeden kelwin w czasie przemiany izobarycznej.

Jest to stała pojawiająca się w fizyce statystycznej i termodynamice. Występuje w rozkładach opisujących energię cząsteczek. Powiązana jest z dwiema innymi, wymienionymi wyżej stałymi: uniwersalną stałą gazową $R$ oraz liczbą Avogadro $N_{A}$ następującym równaniem:

Po termodynamice przechodzimy do elektrostatyki. Przenikalność elektryczna jest wielkością charakteryzującą właściwości elektryczne ośrodka. W przypadku ośrodków innych niż próżnia – powyższą stałą mnoży się przez względną przenikalność elektryczną tego ośrodka $\varepsilon_{r}$. Dla próżni z definicji $\varepsilon_{r}=1$.

Stała elektrostatyczna jest współczynnikiem proporcjonalności w podstawowym prawie opisującym oddziaływania elektrostatyczne – mianowicie w prawie Coulomba. Jak widać na podstawie powyższego równania, jest ona ściśle związana z przenikalnością elektryczną. Dla ośrodków innych niż próżnia – powyższą wartość należy podzielić przez $\varepsilon_r.$

Po elektryczności przechodzimy do magnetyzmu. Przenikalność magnetyczna próżni określa zdolność ośrodka do zmiany indukcji magnetycznej przy zmianie pola magnetycznego. W przypadku ośrodków innych niż próżnia – powyższą stałą mnoży się przez przenikalność magnetyczną ośrodka $\mu_{r}$. Dla próżni $\mu_{r}=1$

Zmienne pole elektryczne wywołuje pole magnetyczne. Zmienne pole magnetyczne jest zaś źródłem pola elektrycznego. Takie wzajemne wytwarzanie się pól powoduje powstanie fali elektromagnetycznej, jaką jest na przykład światło. Fala ta rozchodzi się w danym ośrodku z określoną prędkością, zależną od tego ośrodka. Dla próżni jest to wartość zapisana powyżej.

Jest to jedna z najważniejszych stałych fizycznych, spotykana przede wszystkim w mechanice kwantowej. Określa związek korpuskularnych i falowych własności cząstek.

W niektórych podręcznikach można zauważyć także oznaczenie $\hslash$. Fizycy mówią o nim „ha kreślone”. Wielkość ta jest powiązana ze stałą Plancka następującą zależnością:

$e$ to kolejna z najpowszechniejszych stałych fizycznych. Mówi nam o tym, jaki ładunek elektryczny jest przenoszony przez proton. Niektórzy definiują ją również jako wartość bezwzględną ładunku przenoszonego przez elektron.

Kolejne trzy stałe informują nas o masie podstawowych cząstek elementarnych: elektronu, protonu i neutronu. Spotkamy je, przede wszystkim omawiając fizykę atomową i jądrową, a także fizykę współczesną i sławny wzór Einsteina: $E=mc^2$.

Korzystając z układu okresowego pierwiastków, możemy odczytać masy poszczególnych pierwiastków. Są one jednak podane w atomowych jednostkach masy, czyli unitach. Jeden unit zdefiniowany jest jako 1/12 masy atomu węgla Indeks górny 12¹²C.

Elektronowolt jest jednostką energii, jaką uzyskuje (lub traci) elektron w polu elektrycznym przy różnicy potencjałów 1 V. Powyższa stała jest de facto przelicznikiem pozwalającym na zamianę elektronowoltów na dżule (czyli podstawową jednostkę energii).

Przedostatnia stała związana jest z jedną z najważniejszych liczb w kosmologii ze względu na to, że stanowi podstawę do oszacowania krzywizny przestrzeni i wieku Wszechświata.

Ostatnia wielkość, także dotycząca astronomii, pozwala na konwersję metrów na parsekiparsekparseki – czyli jednostki długości stosowane w astronomii (a także na dokonywanie operacji odwrotnych).

Wielkości stałych jest znacznie więcej – nie będziemy ich jednak wszystkich przytaczać. Najważniejsze dla nas są te, które znalazły się powyżej. Powinniśmy wiedzieć, jak z nich korzystać.

Słowniczek