constante de p

Origen de la constante[editar]
Historia[editar]


5.ª Conferencia Solvay, en octubre de 1927, en la que participaron los principales autores de la fundamentación de la mecánica cuántica además de otros que contribuyeron en su formalización, como Erwin Schrödinger, Wolfgang Pauli o Paul M. Dirac
El camino que llevó a Max Planck a su constante tuvo su origen en un proyecto que comenzó con uncuarto de siglo de anterioridad, la teoría sobre «la ley de distribución de energía del espectro normal».1 En él estudiaba la radiación térmica emitida por un cuerpo debido a su temperatura. En esta teoría se introdujo en 1862 el concepto de cuerpo negro, cuya superficie absorbe toda la radiación térmica que incide sobre él y que además emite la radiación térmica con el mismo espectro a la mismatemperatura.

Sin embargo, un estudio experimental del cuerpo negro condujo a una discrepancia entre los resultados experimentales y los obtenidos aplicando las leyes de la física clásica. Según la ley de Stefan-Boltzmann, la radiancia espectral de los cuerpos aumenta rápidamente con la cuarta potencia de la temperatura y, además, se desplaza hacia frecuencias mayores (ley de desplazamiento deWien). El problema surgió al calcular la energía absorbida por el cuerpo negro a una temperatura dada mediante el teorema de la equipartición de energía, pues a medida que la frecuencia crecía la predicción teórica tendía a infinito mientras que los experimentos mostraban que la densidad de energía siempre es finita y tiende a cero para frecuencias muy altas. Este comportamiento irreal de las teoríasclásicas a las altas frecuencias es conocido como «catástrofe ultravioleta». Planck estaba interesado en dar sentido a este dilema; para lograrlo, decidió considerar la energía absorbida y emitida por el cuerpo negro en forma de «paquetes» discretos. Al realizar los cálculos de acuerdo con este procedimiento, y mediante un trabajo numérico, obtuvo una buena concordancia entre los resultadosexperimentales y los teóricos, introduciendo una constante que posteriormente fue conocida como la constante de Planck (h).

El trabajo de Planck supuso el comienzo de la mecánica cuántica(MC), lo que llevó consigo un cambio de mentalidad en la manera de comprender los fenómenos de la naturaleza a escala atómica.2 3 El siguiente paso vino de la mano de Albert Einstein que, de manera análoga a Planck,planteó la absorción de luz por un metal de forma discreta, a cuantos, y su correspondiente emisión de electrones, en el efecto fotoeléctrico. Otro paso dado a comienzos del siglo XX fue el obtenido con el modelo del átomo de Bohr y sus postulados, revolucionando el concepto del átomo; en él interviene este nuevo concepto de la emisión y absorción de la luz por la materia de manera discreta. Porúltimo, también hay una relación de la teoría de Planck y su constante con el principio de indeterminación de Heisenberg.

Orden de magnitud de la constante[editar]
Cuando se expresa el valor de la constante de Planck en unidades del SI, el valor resultante es muy pequeño, aproximadamente 6.63 x 10-34 J.s, lo cual indica que no parece aplicable a una escala adaptada a humanos (donde los valoreshabituales son metros, kg o segundos). La constante de Planck se aplica en física cuando se trabaja a escala atómica; por ejemplo, a la hora de calcular la energía de un fotón del espectro visible en el verde con una frecuencia de 5.77 x 1014 Hz. cada fotón de esta frecuencia tiene una energía de h.f = 3.82x 10 -19 J. Para aplicar la constante de Planck a nivel macroscópico habría que hacerlo concantidades de fotones propias de nuestra escala. En este caso se puede comparar, por ejemplo, con un mol de fotones (NA = 6.02x1023 molec/mol). Si aplicamos la constante de Planck no a un fotón sino a una cantidad hipotética de un mol de fotones, la energía resultante es del orden de 230 kJ/mol, que ya es una medida típica en la vida cotidiana, lo cual hace patente las diferentes escalas en las...