Constante física

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.^[1]

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

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 $10^{-5}$ por ano para a constante de estrutura fina $\alpha$ e $10^{-11}$ para a constante gravitacional $G$ ).^[2]^[3]

Valores de algumas constantes físicas

Constantes físicas fundamentais

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

Constantes eletromagnéticas

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

Constantes atômicas e nucleares

Quantidade^[1]	Símbolo	Valor
Raio de Bohr	$a_{0}={\frac {\alpha }{4\pi R_{\infty }}}\,$	$0,5291772108\cdot 10^{-10}m$
Raio clássico do elétron	$r_{e}={\frac {e^{2}}{4\pi \epsilon _{0}m_{e}c^{2}}}\,$	$2,8179402894\cdot 10^{-15}m$
Massa do elétron	$m_{e}\,$	$9,10938215\cdot 10^{-31}{kg}$
Constante de estrutura fina	$\alpha ={\frac {\mu _{0}e^{2}c}{(2h)}}={\frac {e^{2}}{(4\pi \epsilon _{0}\hbar c)}}\,$	$7,2973525376\cdot 10^{-3}$
Energia de Hartree	$E_{h}=2R_{\infty }hc\,$	$4,35974417\cdot 10^{-18}J$
Massa do próton	$m_{p}\,$	$1,672621637\cdot 10^{-27}{kg}$
Constante de Rydberg	$R_{\infty }={\frac {\alpha ^{2}m_{e}c}{2h}}\,$	$10973731,568525~m^{-1}$

Constantes físico-químicas

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

Ver também

Constante fundamental

Referências

↑ ^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)
↑ 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)
↑ 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)
↑ 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

«The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty» (em inglês)

[constF-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)

[concise-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.

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v d e Cientistas cujos nomes são utilizados em constantes físicas
Constantes físicas	Isaac Newton · Charles Augustin de Coulomb · Amedeo Avogadro · Michael Faraday · Johann Josef Loschmidt · Johann Jakob Balmer · Joseph Stefan · Ludwig Boltzmann · Johannes Rydberg · Joseph John Thomson · Max Planck · Wilhelm Wien · Otto Sackur · Niels Bohr · Edwin Powell Hubble · Hugo Tetrode · Douglas Hartree · Enrico Fermi · Brian David Josephson · Klaus von Klitzing
Cientistas cujos nomes são utilizados como unidades do SI · Cientistas cujos nomes são utilizados como unidades não SI