Brownsche Molekularbewegung

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Nachdem Jan Ingenhousz die Bewegung von Holzkohlestaub auf Alkohol bereits 1785 beschrieben hatte, untersuchte der schottische Botaniker Robert Brown 1827 mikroskopisch die Bewegung von Pollen in Wasser. Da sich der Effekt auch an unbelebten Staubkörnchen beobachten ließ, kam eine vis viva als Erklärung der zuckenden Bewegung nicht in Frage. Christian Wiener zeigte dann 1863, dass die Ursache der Bewegung auch nicht in Temperaturschwankungen, in chemischen Reaktionen oder in der wechselseitigen Anziehung oder Abstoßung der Teilchen liegen konnte.

Eine Erklärung der „brownschen Bewegung“ gelang mit der Annahme, dass die zufällige Bewegung der „brownschen Teilchen“ als Folge der Zusammenstöße mit den kleinsten Teilchen des Lösungsmittels entstand, die sich im Mittel zwar aufheben müssten, im Einzelnen aber zufällig koordiniert auftreten können und so beobachtbare Zitterbewegungen hervorrufen.

Einstein entwickelte ein Modell der Bewegung der Teilchen, um die experimentell zugängliche mittlere quadratische Verschiebung σ² eines Teilchens pro Zeiteinheit auf die universelle Gaskonstante R, die absolute Temperatur T und die Stoffelementarmenge kA zurückzuführen, wobei als stoffspezifische Größen der Radius r eines brownschen Teilchens sowie die Zähigkeit η der Flüssigkeit eingehen (Einstein/von Smoluchowski 31997, 22):

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5.56

Das herausragende Ergebnis dieser und nachfolgender Untersuchungen (Jean-Baptiste Perrin bekam dafür 1926 den Nobelpreis für Physik) bestand in dem Nachweis, dass es sich bei kA um eine universelle Konstante handelte, so dass sich jede Stoffportion in eine endliche Zahl identisch extendierter Elementarmengen zerlegen lassen sollte.