Ludwig Boltzmann

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie

Ludwig Boltzmann

Ludwig Boltzmann (Erdberg voorstad van Wenen, 20 februari 1844 – Duino-Aurisina bij Triëst, 5 september 1906) was een natuur- en wiskundige uit Oostenrijk-Hongarije.

[bewerk] Biografie

Boltzmann werd geboren als zoon van Ludwig Boltzmann, een belastingambtenaar, en Katharina Pauernfeind. Boltzmann legde zich zijn hele leven toe op wat nu de kinetische gastheorie wordt genoemd. Hij was zijn tijd vooruit als grondlegger van de statistische thermodynamica en werd daarom naar zijn idee niet altijd door iedereen begrepen en gewaardeerd. Hij bracht het overigens wel op 25-jarige leeftijd tot hoogleraar in de theoretische fysica aan de universiteit van Graz, aan diverse andere universiteiten en tenslotte aan die van Wenen. Ludwig Boltzmann leed aan een bipolaire stoornis en pleegde in een depressieve fase op 62-jarige leeftijd zelfmoord door zich te verhangen.

[bewerk] Werk

Toen hij 24 jaar oud was en nog aan de universiteit van Wenen studeerde, leidde hij de snelheidsverdeling van gasmoleculen in een verdund gas af met behulp van klassieke mechanische bewegingsvergelijkingen. Deze verdeling was al eerder afgeleid door de Schot James Clerk Maxwell, maar Boltzmann verscherpte die met betrekking tot de statistische onafhankelijkheid van de snelheidsverdelingen van de verschillende vrijheidsgraden van moleculaire beweging. Heden ten dage is deze snelheidsverdeling voor moleculen in een ideaal gas bekend als de Maxwell-Boltzmann-verdeling.

Beroemd is zijn entropievergelijking, waarin hij via de natuurconstante k_B = 1,380658(12) × 10^-23 J/K de macroscopische thermodynamische grootheid entropie S (ook wel gereduceerde warmte genoemd) in een evenwichtstoestand koppelde aan de waarschijnlijkheid W van de microscopische toestanden (dus: rangschikkingen van moleculen) waarin een systeem kan verkeren:

S = k B ln(W)

Hieruit is te verklaren waarom een systeem dat uit evenwicht is, streeft naar maximale entropie en daarmee in evenwicht is: de evenwichtstoestand is de waarschijnlijkste toestand. Later werd deze natuurconstante door Nobelprijswinnaar Max Planck de Boltzmannconstante genoemd.

In 1884 leidde hij de elektromagnetische warmtestralingswet van Stefan-Boltzmann theoretisch af. Deze was reeds experimenteel ontdekt door Jožef Štefan.

De entropievergelijking staat als eerbetoon op de grafsteen van Boltzmann in Wenen vermeld.