Schon bald nach der Entdeckung Browns kam die Vermutung auf, dass die unregelmäßige permanente Bewegung der Schwebeteilchen durch im Mikroskop nicht sichtbare (submikroskopische) Teilchen bewirkt wird. In dem folgenden Applet von Dr. Fowler der University of Virginia (http://galileo.phys.virginia.edu/classes/109N/more_stuff/Applets/brownian/brownian.html) wird dies sehr anschaulich demonstriert.

Die quantitative Behandlung der brownschen Bewegung gelang dann erst Einstein und Smoluchow zu Beginn des 20. Jahrhunderts.

Die permanente Bewegung der Teilchen ohne erkennbaren Grund lässt fast den Glauben an ein Perpetuum Mobile aufkommen. Jedoch ist zu bedenken, dass wir hier den Bereich der makroskopischen Physik verlassen und in einen Bereich vorstoßen in dem unsere Alltagserfahrungen teilweise revidiert werden müssen.

In dem Film über die Schwebeteilchen hat man gesehen, dass die kleineren im Mikroskop sichtbaren Teilchen sich schneller ("nervöser") hin- und herbewegen als die größeren. Du wirst leicht einsehen, dass auch die Zähigkeit der Flüssigkeit in der sich die Teilchen aufhalten eine Rolle spielt (je zäher die Flüssigkeit, desto langsamer bewegen sich die Schwebeteilchen).

In dem folgenden Versuch wirst Du noch eine weitere wichtige Einflussgröße für die Bewegung der Teilchen kennen lernen:

Im linken Glas befindet sich Wasser von Zimmertemperatur, im rechten heißes Wasser. In beide Gefäße werden nun einige Tropfen Tinte eingebracht. Nach einiger Zeit sieht die Tintenverteilung wie in obigem Bild aus. Wenn Du etwas Geduld hast kannst Du dir den Film (2,1 MB) des Versuches auf der Seite des physikalischen Institutes der Uni-Würzburg betrachten (http://www.physik.uni-wuerzburg.de/video/waermelehre/gase/filme/k03.mpg) oder besser Du probierst den Versuch selbst aus. An Stelle der Tinte kannst Du auch zwei Teebeutel verwenden.

Aus der schnelleren Verteilung der Farbpartikel in der heißeren Flüssigkeit kann man indirekt auf eine schnellere Hin- und Herbewegung der submikroskopischen Teilchen (Atome, Moleküle) in der Flüssigkeit schließen.

Höhere Temperatur bedeutet eine größere mittlere Bewegungsenergie der kleinsten Teilchen. Die Temperatur ist ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Moleküle bzw. Atome.

 

Mit dem nebenstehend skizzierten materiellen Modell kann diese Aussage veranschaulicht werden. Der große Ball stellt ein im Mikroskop sichtbares Teilchen, die Glaskugeln die nicht sichtbaren Atome bzw. Moleküle dar. Die schnellere Hin- und Herbewegung der Platte am Gefäßboden bewirkt eine "Erhöhung der Temperatur" des Modellgases. Mit Hilfe dieses Modellversuchs können verschiedene Phänomene, die wir bei Gasen kennen gelernt haben (z.B. Volumenvergrößerung bei Temperaturerhöhung (bei p = const.) im Teilchenbild erklärt werden.

Mit dem schönen Java-Applet der University of Colorado (physics 2000) kannst Du dir noch einmal den Zusammenhang zwischen Temperatur und Teilchenbewegung veranschaulichen.

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