Bestimmung der boltzmannschen Konstanten

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Um das Kelvin zu definieren, ohne einen Zustand (Tripelpunkt des Wassers) oder ein Messverfahren (carnotsches Thermometer) auszuzeichnen, wird darüber nachgedacht, die Temperaturänderung an eine bestimmte Änderung der Inneren Energie eines Idealen Gases zu binden und die Einheit der Temperatur nach den Gesetzen der kinetischen Gastheorie durch Festlegung der boltzmannschen Konstanten zu definieren.

Diese boltzmannsche Konstante kB wurde als Produkt aus Universeller Gaskonstante R und Stoffelementarmenge kA eingeführt, die jeweils folgende physikalische Bedeutung haben:

Die Stoffelementarmenge kA leitet sich unmittelbar aus der willkürlichen Definition der Stoffmengeneinheit ab, die historisch bedingt an einem makroskopischen System (0,012 Kilogramm 12C) orientiert ist.
Die Universelle Gaskonstante R ist mit dem Ziel bestimmt worden, die Dimension der Temperaturfunktion des Idealen Gases zu korrigieren und um dafür zu sorgen, dass Temperaturunterschiede in Celsius und Kelvin identische Maßzahlen haben.

Durch die geplante Neudefinition des Kelvin würde das Regime über die Skala der Temperaturfunktion des Idealen Gases von der Gaskonstante auf die boltzmannsche Konstante übergehen. Die Gaskonstante selbst wäre damit nur noch ein Konversionsfaktor zwischen einer willkürlich bestimmten Stoffmengeneinheit (bzw. Stoffelementarmenge) auf der einen Seite und einer zielführend definierten Entropiemenge (boltzmannsche Konstante) auf der anderen.

Um zu wissen, welchen Wert man der boltzmannschen Konstanten fürderhin geben soll, um die eingeführten Verhältnisse bruchlos weiterführen zu können, muss entweder die Gaskonstante R oder die Lichtgskonstante RL einmal so genau wie möglich bestimmt werden.

Um die Gaskonstante R zu ermitteln wird an der PTB in Braunschweig (D) das dielektrische Verhalten von Helium aus einer Kapazitätsänderung ermittelt, die sich beim Abpumpen des Gases aus einem heliumgefüllten Kondensator ergibt. Aus der bekannten Temperaturabhängigkeit der Permittivität von Helium kann dann die Gaskonstante R berechnet werden.

Mittels einer geeigneten temperaturabhängigen und lichtspezifischen Größe könnte ein zweiter unabhängiger Weg eröffnet werden, die boltzmannsche Konstante über die Lichtgaskonstante RL zu ermitteln.