Constante física

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Uma constante física é uma grandeza física que acredita-se ser tanto geral na natureza quanto constante no tempo. Pode ser comparada com uma constante matemática, que é um valor numérico fixo mas não envolve diretamente qualquer medida física.

Existem muitas constantes físicas na ciência, algumas das mais reconhecidas sendo a velocidade da luz no vácuo c {\displaystyle c} , a constante gravitacional G {\displaystyle G} , a constante de Planck h {\displaystyle h} e a carga elementar e {\displaystyle e} . Constantes físicas podem tomar diversas formas dimensionais, podendo ser dimensionais, como a velocidade da luz, ou adimensionais, como a constante de estrutura fina α {\displaystyle \alpha } .

O quão constantes são as constantes físicas?

A partir de 1937 com Paul Dirac, alguns cientistas começaram a especular a possibilidade de as constantes físicas decrescerem proporcionalmente à idade do universo. Experimentos científicos ainda não apontaram evidências definitivas de que isso seja verdade, apesar de eles terem colocado limites superiores na máxima variação relativa possível por ano com valores muito baixos (por volta de 10 − 5 {\displaystyle 10^{-5}} por ano para a constante de estrutura fina α {\displaystyle \alpha } e 10 − 11 {\displaystyle 10^{-11}} para a constante gravitacional G {\displaystyle G} ).

Valores de algumas constantes físicas

Constantes físicas fundamentais

Quantidade Símbolo Valor
Velocidade da luz c {\displaystyle c\,} 299792458   m ⋅ s − 1 {\displaystyle 299792458~m\cdot s^{-1}}
Constante de gravitação universal G {\displaystyle G\,} 6 , 67428 ⋅ 10 − 11   m 3 ⋅ k g − 1 ⋅ s − 2 {\displaystyle 6,67428\cdot 10^{-11}~m^{3}\cdot kg^{-1}\cdot s^{-2}}
Constante de Planck h {\displaystyle h\,} 6 , 62606896 ⋅ 10 − 34 J ⋅ s {\displaystyle 6,62606896\cdot 10^{-34}J\cdot s}
Constante reduzida de Planck ℏ = h ( 2 π ) {\displaystyle \hbar ={\frac {h}{(2\pi )}}} 1 , 054571628 ⋅ 10 − 34 J ⋅ s {\displaystyle 1,054571628\cdot 10^{-34}J\cdot s}

Constantes eletromagnéticas

Quantidade Símbolo Valor
Permeabilidade magnética no vácuo μ 0 {\displaystyle \mu _{0}\,} 4 π ⋅ 10 − 7   N ⋅ A − 2 = 1 , 256637061 ⋅ 10 − 6 N ⋅ A − 2 {\displaystyle 4\pi \cdot 10^{-7}~N\cdot A^{-2}=1,256637061\cdot 10^{-6}N\cdot A^{-2}}
Permissividade no vácuo ϵ 0 = 1 ( μ 0 c 2 ) {\displaystyle \epsilon _{0}={\frac {1}{(\mu _{0}c^{2})}}\,} 8 , 854187817 ⋅ 10 − 12   F ⋅ m − 1 {\displaystyle 8,854187817\cdot 10^{-12}~F\cdot m^{-1}}
Impedância característica do vácuo Z 0 = μ 0 c {\displaystyle Z_{0}=\mu _{0}c\,} 376 , 730313461   Ω {\displaystyle 376,730313461~\Omega }
Constante de Coulomb κ = 1 4 π ϵ 0 {\displaystyle \kappa ={\frac {1}{4\pi \epsilon _{0}}}\,} 8 , 9875517874 ⋅ 10 9 N ⋅ m 2 ⋅ C − 2 {\displaystyle 8,9875517874\cdot 10^{9}N\cdot m^{2}\cdot C^{-2}}
Carga elementar e {\displaystyle e\,} 1 , 602176634 ⋅ 10 − 19 C {\displaystyle 1,602176634\cdot 10^{-19}C}
Magneton de Bohr μ B = e ℏ 2 m e {\displaystyle \mu _{B}={\frac {e\hbar }{2m_{e}}}} 927 , 400915 ⋅ 10 − 26 J ⋅ T − 1 {\displaystyle 927,400915\cdot 10^{-26}J\cdot T^{-1}}

Constantes atômicas e nucleares

Quantidade Símbolo Valor
Raio de Bohr a 0 = α 4 π R ∞ {\displaystyle a_{0}={\frac {\alpha }{4\pi R_{\infty }}}\,} 0 , 5291772108 ⋅ 10 − 10 m {\displaystyle 0,5291772108\cdot 10^{-10}m}
Raio clássico do elétron r e = e 2 4 π ϵ 0 m e c 2 {\displaystyle r_{e}={\frac {e^{2}}{4\pi \epsilon _{0}m_{e}c^{2}}}\,} 2 , 8179402894 ⋅ 10 − 15 m {\displaystyle 2,8179402894\cdot 10^{-15}m}
Massa do elétron m e {\displaystyle m_{e}\,} 9 , 10938215 ⋅ 10 − 31 k g {\displaystyle 9,10938215\cdot 10^{-31}{kg}}
Constante de estrutura fina α = μ 0 e 2 c ( 2 h ) = e 2 ( 4 π ϵ 0 ℏ c ) {\displaystyle \alpha ={\frac {\mu _{0}e^{2}c}{(2h)}}={\frac {e^{2}}{(4\pi \epsilon _{0}\hbar c)}}\,} 7 , 2973525376 ⋅ 10 − 3 {\displaystyle 7,2973525376\cdot 10^{-3}}
Energia de Hartree E h = 2 R ∞ h c {\displaystyle E_{h}=2R_{\infty }hc\,} 4 , 35974417 ⋅ 10 − 18 J {\displaystyle 4,35974417\cdot 10^{-18}J}
Massa do próton m p {\displaystyle m_{p}\,} 1 , 672621637 ⋅ 10 − 27 k g {\displaystyle 1,672621637\cdot 10^{-27}{kg}}
Constante de Rydberg R ∞ = α 2 m e c 2 h {\displaystyle R_{\infty }={\frac {\alpha ^{2}m_{e}c}{2h}}\,} 10973731 , 568525   m − 1 {\displaystyle 10973731,568525~m^{-1}}

Constantes físico-químicas

Quantidade Símbolo Valor (Unidades do SI) Incerteza padrão relativa
Constante de massa atômica m u = 1 u {\displaystyle m_{\mathrm {u} }=1\,\mathrm {u} \,} 1.660538921 ( 73 ) ⋅ 10 − 27   k g {\displaystyle 1.660538921(73)\cdot 10^{-27}~{kg}} 4.4 ⋅ 10 − 8 {\displaystyle 4.4\cdot 10^{-8}}
Constante de Avogadro N A , L {\displaystyle N_{\mathrm {A} },L\,} 6.02214129 ( 27 ) ⋅ 10 23   m o l − 1 {\displaystyle 6.02214129(27)\cdot 10^{23}~{mol}^{-1}} 4.4 ⋅ 10 − 8 {\displaystyle 4.4\cdot 10^{-8}}
Constante de Boltzmann k = k B = R N A {\displaystyle k=k_{\mathrm {B} }={\frac {R}{N_{\mathrm {A} }}}\,} 1.3806488 ( 13 ) ⋅ 10 − 23   J ⋅ K − 1 {\displaystyle 1.3806488(13)\cdot 10^{-23}~J\cdot K^{-1}} 9.1 ⋅ 10 − 7 {\displaystyle 9.1\cdot 10^{-7}}
Constante de Faraday F = N A e {\displaystyle F=N_{\mathrm {A} }e\,} 96485.3365 ( 21 ) C ⋅ m o l − 1 {\displaystyle 96485.3365(21)C\cdot {mol}^{-1}} 2.2 ⋅ 10 − 8 {\displaystyle 2.2\cdot 10^{-8}}
Primeira constante da radiação c 1 = 2 π h c 2 {\displaystyle c_{1}=2\pi hc^{2}\,} 3.74177153 ( 17 ) ⋅ 10 − 16   W ⋅ m 2 {\displaystyle 3.74177153(17)\cdot 10^{-16}~W\cdot m^{2}} 4.4 ⋅ 10 − 8 {\displaystyle 4.4\cdot 10^{-8}}
para radiação espectral c 1 L {\displaystyle c_{\mathrm {1L} }\,} 1.191042869 ( 53 ) ⋅ 10 − 16   W ⋅ m 2 ⋅ s r − 1 {\displaystyle 1.191042869(53)\cdot 10^{-16}~W\cdot m^{2}\cdot {sr}^{-1}} 4.4 ⋅ 10 − 8 {\displaystyle 4.4\cdot 10^{-8}}
Constante de Loschmidt em T = 273.15 K {\displaystyle T=273.15K} e p = 101.325 k P a {\displaystyle p=101.325{kPa}} n 0 = N A V m {\displaystyle n_{0}={\frac {N_{\mathrm {A} }}{V_{\mathrm {m} }}}\,} 2.6867805 ( 24 ) ⋅ 10 25 m − 3 {\displaystyle 2.6867805(24)\cdot 10^{25}m^{-3}} 9.1 ⋅ 10 − 7 {\displaystyle 9.1\cdot 10^{-7}}
Constante universal dos gases perfeitos R {\displaystyle R\,} 8.3144621 ( 75 ) J ⋅ K − 1 ⋅ m o l − 1 {\displaystyle 8.3144621(75)J\cdot K^{-1}\cdot {mol}^{-1}} 9.1 ⋅ 10 − 7 {\displaystyle 9.1\cdot 10^{-7}}
Constante molar de Planck N A h {\displaystyle N_{\mathrm {A} }h\,} 3.9903127176 ( 28 ) ⋅ 10 − 10   J ⋅ s ⋅ m o l − 1 {\displaystyle 3.9903127176(28)\cdot 10^{-10}~J\cdot s\cdot {mol}^{-1}} 7.0 ⋅ 10 − 10 {\displaystyle 7.0\cdot 10^{-10}}
volume molar de um gás ideal em T = 273.15   K {\displaystyle T=273.15~K} e p = 100   k P a {\displaystyle p=100~{kPa}} V m = R T p {\displaystyle V_{\mathrm {m} }={\frac {RT}{p}}\,} 2.2710953 ( 21 ) ⋅ 10 − 2 m 3 ⋅ m o l − 1 {\displaystyle 2.2710953(21)\cdot 10^{-2}m^{3}\cdot {mol}^{-1}} 9.1 ⋅ 10 − 7 {\displaystyle 9.1\cdot 10^{-7}}
em T = 273.15   K {\displaystyle T=273.15~K} e p = 101.325   k P a {\displaystyle p=101.325~{kPa}} 2.2413968 ( 20 ) ⋅ 10 − 2 m 3 ⋅ m o l − 1 {\displaystyle 2.2413968(20)\cdot 10^{-2}m^{3}\cdot {mol}^{-1}} 9.1 ⋅ 10 − 7 {\displaystyle 9.1\cdot 10^{-7}}
Constante de Sackur-Tetrode em T = 1   K {\displaystyle T=1~K} e p = 100   k P a {\displaystyle p=100~{kPa}} S 0 R = 5 2 {\displaystyle {\frac {S_{0}}{R}}={\frac {5}{2}}}
+ ln ⁡ {\displaystyle +\ln \left} 		− 1.1517078 ( 23 ) {\displaystyle -1.1517078(23)} 2.0 ⋅ 10 − 6 {\displaystyle 2.0\cdot 10^{-6}}
em T = 1   K {\displaystyle T=1~K} e p = 101.325   k P a {\displaystyle p=101.325~{kPa}} − 1.1648708 ( 23 ) {\displaystyle -1.1648708(23)} 1.9 ⋅ 10 − 6 {\displaystyle 1.9\cdot 10^{-6}}
Segunda constante de radiação c 2 = h c k {\displaystyle c_{2}={\frac {hc}{k}}\,} 1.4387770 ( 13 ) ⋅ 10 − 2   m ⋅ K {\displaystyle 1.4387770(13)\cdot 10^{-2}~m\cdot K} 9.1 ⋅ 10 − 7 {\displaystyle 9.1\cdot 10^{-7}}
Constante de Stefan-Boltzmann σ = π 2 k 4 60 ℏ 3 c 2 {\displaystyle \sigma ={\frac {\pi ^{2}k^{4}}{60\hbar ^{3}c^{2}}}} 5.670373 ( 21 ) ⋅ 10 − 8   W ⋅ m − 2 ⋅ K − 4 {\displaystyle 5.670373(21)\cdot 10^{-8}~W\cdot m^{-2}\cdot K^{-4}} 3.6 ⋅ 10 − 6 {\displaystyle 3.6\cdot 10^{-6}}
Constante de dispersão de Wien b e n e r g i a = h c k − 1 4.965114231 ⋅ ⋅ ⋅ {\displaystyle b_{energia}={\frac {hck^{-1}}{4.965114231\cdot \cdot \cdot }}} 2.8977721 ( 26 ) ⋅ 10 − 3   m ⋅ K {\displaystyle 2.8977721(26)\cdot 10^{-3}~m\cdot K} 9.1 ⋅ 10 − 7 {\displaystyle 9.1\cdot 10^{-7}}

Ver também

Referências

  1. ↑ a b c d e f Mohr, Peter J.; Taylor, Barry N.; Newell, David B. (2008). "CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 2006". Rev. Mod. Phys. 80 (2): 633–730. Arxiv. doi:10.1103/RevModPhys.80.633. (em inglês)
  2. ↑ Duff, Michael J. "Comment on time-variation of fundamental constants Comment on time-variation of fundamental constants." High Energy Physics - Theory, 2004. Arxiv (em inglês)
  3. ↑ Duff, M. J.; Okun, L. B.; Veneziano, G. "Trialogue on the number of fundamental constants." Classical Physics, 2002. Arxiv doi:10.1088/1126-6708/2002/03/023 (em inglês)
  4. ↑ Os valores são dados na chamada forma concisa; O número entre parênteses após o mantissa é o incerteza padrão, que é o valor, multiplicado pela incerteza padrão relativa, e indica o montante pelo qual o dígitos menos significativos do valor são incertos. Por exemplo, 75 é a incerteza padrão em "8.314 4621(75)", e significa que o valor é entre 8.314 4546 e 8.314 4696.

Ligações externas

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