プランク定数とは？ わかりやすく解説

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2020/10/30 09:28 UTC 版)

「モルプランク定数」の記事における「プランク定数」の解説

アボガドロ定数は、原子・分子のミクロな世界とダイヤモンド・水滴などのマクロな世界を結びつける物理定数である。それに対してプランク定数は、ミクロな世界をつかさどる量子論を特徴付ける物理定数である。量子論は、マックス・プランクが「物体が電磁波を放出・吸収するとき、物体に出入りするエネルギーは電磁波の波長に反比例する」という仮定を置いて、黒体の熱放射のスペクトルを説明する理論式を導いた1900年に始まった。反比例の比例係数を光速で割ったものが、プランク定数である。 当時、空洞放射の実験から、次の2つの法則が知られていた。 黒体から放出されるエネルギーは、絶対温度の4乗に比例する（シュテファン＝ボルツマンの法則）。 スペクトルのピーク波長は、絶対温度に反比例する（ウィーンの変位則）。 プランクは、この2つの比例定数の実験値と光速から、彼の理論式に含まれるプランク定数（記号 h）とボルツマン定数（記号 k）を、それぞれ h = 6966655000000000000♠6.55×10−34 J·s および k = 6977134600000000000♠1.346×10−23 J/K と定めた。ボルツマン定数とは、気体定数（記号 R）をアボガドロ定数で割ったものである。つまり NA と k の積は R に等しい。プランクは当時知られていた気体定数の値 R = 7000831000000000000♠8.31 J K−1 mol−1 と彼が定めた k の値から、アボガドロ定数を NA = R/k = 7023617499999999999♠6.175×1023 mol−1 と求めた。 プランクが求めた NA, h の値と現在の値の違いは2%程度であり、その積 NA × h の正確さも同程度である。NA と h の掛け算からモルプランク定数（記号 NAh）を求めている限り、NAh の相対標準不確かさが NA や h のそれより小さくなることはない。

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