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Constante physique

            

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 étaient constantes et indépendantes de tous paramètres, et dont la théorie indique qu'elles doivent être constantes.

Mais il existe d'autres constantes, souvent des nombres entiers, qui figurent dans des formules, tels que le coefficient 1/2 et l'exposant 2 de l'expression de l'énergie cinétique 1/2à—mà—v². Il ne s'agit pas là  de mesures, il s'agit de constantes faisant le pont entre les différentes unités, permettant de relier les phénomènes de référence (étalons) entre eux. Dans l'exemple donné, une force de 1 N exercée sur un objet de 2 kg sur 1 m (1 J) va lui transmettre une vitesse de 1 m/s (d'o๠le 1/2), mais il faudra une force de 4 N pour que l'objet ait une vitesse de 2 m/s (d'o๠le carré).

Nom Symbole Valeur Origine
Constantes universelles
Vitesse de la lumière dans le vide c (ou c0) ≡ 299 792 458 m/s définition
Perméabilité du vide μ0 ≡ 4πà—10-7 kg·m/A²s² (ou H/m) définition
Conductance du vide   = 1/119,916 983 2·π S
≈ 2,654 418 729 438 07à—10-3 A²s³/kg·m²
≡ 1/μ0c
Permittivité du vide ε0 = 1/35 950 207 149·π F/m
≈ 8,854 187 817 620 39à—10-12 A²s⁴/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 à— 10-7 H/m
Constante de Planck ℎ = 1/1,509 190 474 744 000 159 717 5à—1033 J·s
≈ 6,626 069 3(11)à—10-34 kg·m²/s
≡ 4/KJ²RK
Constante de Dirac ℏ = 1/3,018 380 949 488 000 319 435à—1033·π J·s
≈ 1,054 571 68(18)à—10-34 kg·m²/s
≡ h/2π = 2/πKJ²RK
Masse de Planck mp ≈ 2,176 45(16)à—10-8 kg ≡ (ℎc/2πG)1/2
Longueur de Planck lp ≈ 1,616 24(12)à—10-35 m ≡ (ℎG/2πc³)1/2
Temps de Planck tp ≈ 5,391 21(40)à—10-44 s ≡ (ℎG/2πc⁵)1/2
Température de Planck Tp ≈ 1,416 79(11)à—1032 K ≡ (ℎc⁵/2πGkB²)1/2
Electromagnétisme
Charge électronique; Charge élémentaire e = 1/6 241 509 629 152 650 000 C
≈ 1,602 176 53(14)à—10-19 A·s
≡ 2/KJRK
Gravitation
Constante universelle de gravitation; Constante gravitationnelle de Newton G ≈ 6,672 42(10)à—10-11 m³/kg·s² mesure
Accélération normale de la pesanteur g0 ≡ 9,806 65 m/s² convention
Constantes physico-chimiques
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)à—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)à—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)à—10-23 J/K = R/NA
Constante de Stéfan-Boltzmann σ ≈ 5,670 400(40)à—10-8 W/m²K⁴ ≡ 2π⁵kB⁴/15ℎ³c²
Constante de la loi de Wien b ou σw ≈ 2,897 768 5(51)à—10-3 m·K  
Constante de Loschmidt NL ≈ 2,686 777 3(47)à—1025 m-3 ≡ NA/V0
Constante de Faraday F ≈ 96485,3383(83) C/mol ≡ NAe
Constantes atomiques et nucléaires
Constante de structure fine α ≈ 7,297 352 568(24)à—10-3
≈ 1/137,035 999 11(46)
≡ e²μ0c/2ℎ = μ0c/2RK
Constante de Rydberg R∞ ≈ 1,097 373 156 852 5(73)à—107 m-1 ≡ meα²c/2ℎ
Énergie de Hartree EH ≈ 4,359 744 17(75)à—10-18 J ≡ 2R∞ℎc
Quantum de conductance G0 ≈ 7,748 091 733(26)à—10-5 S ≡ 2/RK
Quantum de flux magnétique Φ0 ≈ 2,067 833 72(18)à—10-15 Wb ≡ 1/KJ
Quantum de circulation   ≈ 3,636 947 550(24)à—10-4 m²/s ≡ ℎ/2me
Rayon de Bohr a0 ≈ 5,291 772 108(18)à—10-11 m ≡ ℎ/2πmecα
Rayon classique de l'électron; Rayon de Compton re ≈ 2,817 940 325(28)à—10-15 m ≡ e²/4πε0mec²
Magnéton de Bohr μB ≈ 9,274 009 49(80)à—10-24 A·m² ≡ KJℎ²/8πme
Magnéton nucléaire μN ≈ 5,050 783 43(43)à—10-27 A·m² ≡ KJℎ²/8πmp
Masse du proton mp ≈ 1,672 621 71(29)à—10-27 kg mesure
Masse du neutron mn ≈ 1,674 927 28(29)à—10-27 kg mesure
Masse de l'électron me ≈ 9,109 382 6(16)à—10-31 kg mesure
Masse du muon mμ ≈ 1,883 531 40(33)à—10-28 kg mesure
Masse du tau mτ ≈ 3,167 77(52)à—10-27 kg mesure
Masse du boson Z° mZ° ≈ 1,625 56(13)à—10-25 kg mesure
Masse du boson W mW ≈ 1,4334(18)à—10-25 kg mesure

Le nombre entre parenthèses représente l'incertitude sur les derniers chiffres. Par exemple : 6,673(10)à—10-11 signifie 6,673à—10-11 ± 0,010à—10-11

Sommaire
1 Valeurs exactes
2 Voir aussi :
3 Liens externes :

Valeurs exactes

Dans le but de rendre l'étalonnage de l'ampère, unité de base du Système international (SI), plus précis, la 18ième 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 ≡ 2,5812807à—104 Ω (CIPM (1988) Recommendation 2, PV 56; 20)

KJ = 2e/h ≡ 4,835979à—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. Â»

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 2à—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.

Voir aussi :

Système international d'unités ~ Unités en physique ~ Conversion des unités

Liens externes :