Para el estudio del movimiento browniano, 1900 es una línea divisoria importante. En este punto, es evidente un modelo físico apropiado del movimiento browniano y el problema restante es producir una descripción teórica cuantitativa.
La teoría del movimiento browniano de Einstein
En 1905, Einstein propuso la teoría del movimiento browniano basada en los principios de la teoría del movimiento molecular. Casi al mismo tiempo, Smolukhovsky logró lo mismo. Su teoría respondió satisfactoriamente a las cuestiones básicas del movimiento browniano.
Cabe señalar que el trasfondo histórico del trabajo de Einstein fue el debate en la comunidad científica de aquel momento sobre la autenticidad de las moléculas. Este debate existe desde hace mucho tiempo y se remonta al nacimiento de la teoría atómica y molecular. A principios de este siglo, algunos, representados por el físico y filósofo Mach y el químico Ostwald, volvieron a criticar la teoría atómica y molecular. Dudaron de la realidad de los átomos y las moléculas desde una perspectiva positivista o fenomenológica, haciendo de este debate un tema central en la frontera científica. Para responder a esta pregunta, más allá de los desacuerdos filosóficos, la ciencia misma requiere pruebas más sólidas de la existencia real de átomos y moléculas. Por ejemplo, la masa atómica relativa y la masa molecular relativa medidas en el pasado son sólo valores comparativos relativos de masa. Si son reales, entonces los valores absolutos de la masa atómica relativa y la masa molecular relativa pueden y deben medirse. Preguntas como esta necesitan que alguien las responda.
Debido a la situación anterior, como Einstein señaló en su artículo, su propósito era "encontrar los hechos más convincentes que puedan confirmar la existencia de átomos de un cierto tamaño". el movimiento molecular térmico La teoría es que, debido al movimiento de las moléculas térmicas, un objeto cuyo tamaño se puede ver con un microscopio está suspendido en un líquido, y su tamaño se puede observar fácilmente con un microscopio. Quizás el movimiento que se analiza aquí. Es el llamado movimiento molecular browniano. Él cree que mientras este movimiento y las regularidades esperadas pudieran realmente observarse, “sería posible determinar con precisión el tamaño real de los átomos. "Por otro lado, si las predicciones sobre dicho movimiento resultan ser incorrectas, esto proporciona una fuerte evidencia contra la visión popular del movimiento molecular.
Los logros de Einstein se pueden dividir a grandes rasgos en dos aspectos. Uno se basa en el principio del movimiento térmico molecular.
Es el promedio estadístico del desplazamiento de la partícula en una determinada dirección dentro del tiempo t, es decir, el valor cuadrático medio, y d es el coeficiente de difusión del Esta fórmula es. El movimiento browniano aparentemente irregular obedece a las leyes del movimiento térmico de las moléculas como corolario
El segundo aspecto del logro de Einstein es que para las partículas esféricas, se dedujo que
donde eta es la viscosidad del medio, A es el radio de la partícula, R es la constante del gas y NA es la constante de Avon Gadereau. Según esta fórmula, siempre que el coeficiente de difusión exacto D o la orientación promedio del movimiento browniano sea. medido realmente, se puede obtener la masa absoluta de átomos y moléculas. Einstein utilizó el coeficiente de difusión del azúcar en el agua medido por personas anteriores y estimó el valor de NA en 3,3 × 1023. Un año después (1906), se revisó la teoría de Einstein. Los resultados encontraron una manera de probar la autenticidad de las moléculas, y también explicaron satisfactoriamente el origen y la regularidad del movimiento browniano. El próximo trabajo es utilizar experimentos suficientes para probar la confiabilidad de esta teoría. Disponible para mí con los resultados de esta teoría, pero dejándolo a aquellos que han dominado el problema experimentalmente. "¡Espero que un investigador pueda resolver inmediatamente este problema tan importante para la teoría térmica!" "Esta tarea propuesta por Einstein fue completada con éxito por Beran (1870-1942) y Swedberg respectivamente. Cabe mencionar también que un avance experimental importante en el estudio del movimiento browniano a principios de este siglo fue Siegmund (1865) en 1902. - 1929) inventó el ultramicroscopio, que puede ver y medir directamente el movimiento browniano de las partículas coloidales, demostrando la realidad de las partículas coloidales. Gracias a esto, Siegmund obtuvo la victoria en 1925 con la medición del movimiento browniano mediante microscopio. >
El movimiento browniano representa un fenómeno de fluctuación aleatoria, y su teoría también tiene importantes aplicaciones en otros campos, como el estudio del límite de precisión de los instrumentos de medida; el análisis del ruido de fondo en circuitos de telecomunicaciones de gran aumento, la investigación, etc.
El movimiento browniano es diferente del movimiento térmico molecular. Está relacionado con la temperatura y el número de partículas. Cuanto mayor es la temperatura, más intenso es el movimiento browniano, menos partículas y más intenso es el molecular. movimiento térmico.