Constante physique Article, Signification, Explication
En science, une constante physique est une quantité physique dont la valeur numérique est fixe. Contrairement à une constante mathématique, elle implique directement une grandeur physiquement mesurable.
Les valeurs listées ci-dessous sont des valeurs dont on a remarqué qu'elles semblaient constantes et indépendantes de tous paramètres utilisés, et que la théorie suppose donc réellement constantes.
Les constantes sans dimension, comme la constante de structure fine, ne dépendent pas du système de poids et mesures utilisé. Les autres auraient évidemment des valeurs différentes dans des systèmes différents. Des systèmes ont été proposés sur la base d'une fixation à 1 du plus grand nombre de constantes possible, mais n'ont pas connu grand succès pour le moment.
| Nom | Symbole | Valeur | Origine |
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| Vitesse de la lumière dans le vide | c (ou c0) | ≡ 299 792 458 m/s | définition |
| Perméabilité du vide | μ0 | ≡ 4π×10-7 kg·m/A²s² (ou H/m) | définition |
| Conductance du vide | = 1/119,916 983 2·π S ≈ 2,654 418 729 438 07×10-3 A²s³/kg·m² | ≡ 1/μ0c | |
| Permittivité du vide | ε0 | = 1/35 950 207 149·π F/m ≈ 8,854 187 817 620 39×10-12 A²sâ´/kg·m³ | ≡ 1/μ0c² |
| Impédance caractéristique du vide | Z0 | = 119,916 983 2·π Ω ≈ 376,730 313 461 770 68 kg·m²/A²s³ | ≡ μ0c |
| Constante de Coulomb | κ | = 8 987 551 787,368 1764 N/F | ≡ 1/4πε0 = c² × 10-7 H/m |
| Constante de Planck | ℎ | = 1/1,509 190 474 744 000 159 717 5×1033 J·s ≈ 6,626 069 3(11)×10-34 kg·m²/s | ≡ 4/KJ²RK |
| Constante de Dirac | ℠| = 1/3,018 380 949 488 000 319 435×1033·π J·s ≈ 1,054 571 68(18)×10-34 kg·m²/s | ≡ h/2π = 2/πKJ²RK |
| Masse de Planck | mp | ≈ 2,176 45(16)×10-8 kg | ≡ (ℎc/2πG)1/2 |
| Longueur de Planck | lp | ≈ 1,616 24(12)×10-35 m | ≡ (ℎG/2πc³)1/2 |
| Temps de Planck | tp | ≈ 5,391 21(40)×10-44 s | ≡ (â„ŽG/2Ï€câµ)1/2 |
| Température de Planck | Tp | ≈ 1,416 79(11)×1032 K | ≡ (â„Žcâµ/2Ï€GkB²)1/2 |
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| Charge électronique; Charge élémentaire | e | = 1/6 241 509 629 152 650 000 C ≈ 1,602 176 53(14)×10-19 A·s | ≡ 2/KJRK |
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| Constante universelle de gravitation; Constante gravitationnelle de Newton | G | ≈ 6,674 2(10)×10-11 m³/kg·s² | mesure |
| Accélération normale de la pesanteur | g0 | ≡ 9,806 65 m/s² | convention |
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| Température du point triple de l'eau | T0 | ≡ 273,16 K | définition |
| Pression standard de l'atmosphère | atm | ≡ 101 325 Pa | convention |
| Constante des gaz parfaits | R ou R0 | ≈ 8,314 472(15) J/K·mol | = NAkB |
| Volume molaire d'un gaz parfait, p = 1 atm, θ = 0°C | V0 | ≈ 22,413 996(39) L/mol | = Rθ/p |
| Volume molaire d'un gaz parfait, p = 1 bar, θ = 0°C | ≈ 22,710 981(40) L/mol | = Rθ/p | |
| Nombre d'Avogadro | NA ou L | ≈ 6,022 141 99(47)×1023 mol-1 | Nombre d'atomes de C12 dans leur état fondamental nécessaires pour obtenir une masse de 12 g |
| Unité de masse atomique | amu | ≈ 1,660 538 86(28)×10-27 kg | 1/12 de la masse d'un atome de C12 dans son état fondamental |
| Constante de Boltzmann | k ou kB | ≈ 1,380 650 5(24)×10-23 J/K | = R/NA |
| Constante de Stefan-Boltzmann | σ | ≈ 5,670 400(40)×10-8 W/m²Kâ´ | ≡ 2Ï€âµkBâ´/15ℎ³c² |
| Constante de Wien (loi de Wien) | b ou σw | ≈ 2,897 768 5(51)×10-3 m·K | |
| Constante de Loschmidt | NL | ≈ 2,686 777 3(47)×1025 m-3 | ≡ NA/V0 |
| Constante de Faraday | F | ≈ 96485,3383(83) C/mol | ≡ NAe |
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| Constante de structure fine | α | ≈ 7,297 352 568(24)×10-3 ≈ 1/137,035 999 11(46) | ≡ e²μ0c/2ℎ = μ0c/2RK |
| Constante de Rydberg | R∞ | ≈ 1,097 373 156 852 5(73)×107 m-1 | ≡ meα²c/2ℎ |
| Énergie de Hartree | EH | ≈ 4,359 744 17(75)×10-18 J | ≡ 2R∞ℎc |
| Quantum de conductance | G0 | ≈ 7,748 091 733(26)×10-5 S | ≡ 2/RK |
| Quantum de flux magnétique | Φ0 | ≈ 2,067 833 72(18)×10-15 Wb | ≡ 1/KJ |
| Quantum de circulation | ≈ 3,636 947 550(24)×10-4 m²/s | ≡ ℎ/2me | |
| Rayon de Bohr | a0 | ≈ 5,291 772 108(18)×10-11 m | ≡ ℎ/2πmecα |
| Rayon classique de l'électron; Rayon de Compton | re | ≈ 2,817 940 325(28)×10-15 m | ≡ e²/4πε0mec² |
| Magnéton de Bohr | μB | ≈ 9,274 009 49(80)×10-24 A·m² | ≡ KJℎ²/8πme |
| Magnéton nucléaire | μN | ≈ 5,050 783 43(43)×10-27 A·m² | ≡ KJℎ²/8πmp |
| Masse du proton | mp | ≈ 1,672 621 71(29)×10-27 kg | mesure |
| Masse du neutron | mn | ≈ 1,674 927 28(29)×10-27 kg | mesure |
| Masse de l'électron | me | ≈ 9,109 382 6(16)×10-31 kg | mesure |
| Masse du muon | mμ | ≈ 1,883 531 40(33)×10-28 kg | mesure |
| Masse du tau | mτ | ≈ 3,167 77(52)×10-27 kg | mesure |
| Masse du boson Z° | mZ° | ≈ 1,625 56(13)×10-25 kg | mesure |
| Masse du boson W | mW | ≈ 1,4334(18)×10-25 kg | mesure |
Le nombre entre parenthèses représente l'incertitude sur les derniers chiffres. Par exemple : 6,673(10)×10-11 signifie 6,673×10-11 ± 0,010×10-11
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2 Voir aussi : 3 Liens externes : |
Dans le but de rendre l'étalonnage de l'ampère, unité de base du Système international (SI), plus précis, la 18e Conférence générale des poids et mesures (CGPM), a adopté, en 1988, des valeurs « exactes » des constantes de von Klitzing et de Josephson :
RK = h/e² ≡ 2,5812807×104 Ω (CIPM (1988) Recommendation 2, PV 56; 20)
KJ = 2e/h ≡ 4,835979×1014 Hz/V (CIPM (1988) Recommendation 1, PV 56; 19)
Cependant, le Comité consultatif d’électricité (CCE) a stipulé que « les Recommandations 1 (CI-1988) et 2 (CI-1988) ne constituent pas une redéfinition des unités SI. Les valeurs de KJ et RK, admises par convention, ne peuvent être utilisées pour la définition du volt et de l’ohm, c’est-à -dire des unités de force électromotrice et de résistance électrique du Système international d’unités. Sinon la constante µ0 n'aurait plus une valeur définie exactement, ce qui rendrait caduque la définition de l’ampère, et les unités électriques seraient incompatibles avec la définition du kilogramme et des unités qui en dérivent. »
Nonobstant ceci, il est possible de redéfinir le kilogramme, jusqu'ici la seule unité de base du SI qui soit encore définie par un étalon physique (et est donc le seul « degré de liberté » subsistant dans le système), à partir des valeurs exactes des constantes de von Klitzing et Josephson. Si on admet cela, toute une série de constantes physiques acquièrent des valeurs exactes en conséquence.
La définition du kilogramme serait alors :
«
La masse qui serait accélérée à exactement 2×10-7 m/s² si elle était soumise à la force par mètre entre deux conducteurs parallèles, rectilignes, de longueur infinie, de section circulaire négligeable et placés à une distance de 1 mètre l’un de l’autre dans le vide, et au travers desquels circule un courant électrique constant d'exactement 6 241 509 629 152 650 000 charges élémentaires par seconde.
»
On en déduit alors que l'ampère vaut exactement 6 241 509 629 152 650 000 charges élémentaires par seconde. La valeur de la constante de Planck découle aussi de ces valeurs exactes, ainsi que celle de la constante de structure fine.
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Voir aussi :
Système international d'unités ~ Unités en physique ~ Conversion des unitésLiens externes :