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Brownsche Bewegung

Tauche ein in das Phänomen der brownschen Bewegung, die zufällige Bewegung von Teilchen in Flüssigkeiten oder Gasen. Verstehe, wie diese Bewegung einen der ersten Beweise für die Existenz von Atomen lieferte. Neugierig geworden? Erfahre mehr über ihre Entdeckung und die Theorien von Albert Einstein!

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Die Autor*innen
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Sandra Haufe
Brownsche Bewegung
lernst du in der Unterstufe 3. Klasse - 4. Klasse

Brownsche Bewegung Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Brownsche Bewegung kannst du es wiederholen und üben.
  • Nenne die Frage, die sich Brown zu dem Staubkorn stellte.

    Tipps

    Überlege, welche Fragen sich bei einem Objekt wie einem Staubkorn wohl leicht beantworten lassen, und welche vielleicht nach einem physikalischen Rätsel aussehen.

    Lösung

    Die Frage, auf die Brown eine Antwort suchte, war die, warum sich diese Staubkörner dauernd bewegen. Sie sind zwar im Medium Luft, aber es gibt keinen Wind oder andere erkennbare Kräfte.

    Alle anderen Aussagen sind dagegen falsch und führen auch zu keinen sonderlich revolutionären Erkenntnissen.

  • Beschreibe Browns Antwort auf die Frage mit dem Staubkorn.

    Tipps

    Das Staubkorn liegt einfach frei, aber in einem geschlossenen System unter einem Mikroskop.

    Lösung

    Warum bewegt sich ein Staubkorn von allein?

    Die Antwort darauf ist, dass es sich in Luft befindet. Denn Luft besteht aus Molekülen, welche immer in Bewegung sind. Dabei stoßen sie das Staubkorn an.

    Diese Energie reicht bei einem Staubkorn bereits aus, um es zu bewegen.

    Das nennt man dann Brown'sche Bewegung.

  • Erkläre, wie man die Brown'sche Bewegung verstärken kann.

    Tipps

    Überlege, was dir bei dem Begriff „Innere Energie“ einfällt.

    Eine Feder ist im Vergleich zum Staubkorn sehr schwer.

    Lösung

    Die Energie wird von den Luft-Molekülen auf das Staubkorn übertragen, aber welche Energie ist es? Weiß man das, so weiß man auch, wie man sie verstärkt.

    Da dort Stöße stattfinden, klingt kinetische Energie einleuchtend und das stimmt sogar.

    Aber in dieser Größenordnung, nämlich der der Moleküle und Atome, betrachten wir die innere Energie, dort ist die Bewegungsenergie nicht die kinetische Energie, sondern die thermische Energie.

    Eine höhere Temperatur hat also schon der Definition nach eine stärkere Molekülbewegung zur Folge.

    Das bedeutet dann stärkere Stöße, das Staubkorn bewegt sich stärker.

  • Beschreibe die Energieformen der inneren Energie.

    Tipps

    Die Brown'sche Bewegung wird durch mehr thermische Energie verstärkt.

    Lösung

    Die innere Energie ist die Energie der Atome und Moleküle, also der Teilchen.

    Wie diese Teilchen zusammenhalten, ist von ihrer Bindungsenergie abhängig, sie wird oft in der Chemie betrachtet.

    Die potentielle Energie ist die Energie im Atomkern, welche bei einer Kernspaltung frei wird.

    Die für dieses Thema wichtige Energie ist die thermische Energie, sie beschreibt die Teilchenbewegung. Hohe Temperaturen führen also zu chaotischeren und stärkeren Teilchenbewegungen.

    Die Bewegungsenergie würde man normalerweise als kinetische Energie beschreiben. Bei der thermischen Energie sind allerdings viele Teilchen gemeint, die sich frei umher bewegen, anstelle von einem Teilchen mit berechenbarer Bewegung, daher spricht man von thermischer Energie.

  • Beschreibe Robert Browns Erkenntnisweg.

    Tipps

    Es geht hier in erster Linie um Bewegungsprozesse, also im weitesten Sinne um kinetische Energie.

    Lösung

    Robert Brown fand heraus, dass dieses Staubkorn, das unaufhörlich auf seinem Mikroskop zappelte, durch die Luft-Teilchen angestoßen wurde. Diese haben eine Bewegungsenergie, die thermische Energie, wodurch sie sich in alle Richtungen bewegen.

    Das bedeutet, sie stoßen das Staubkorn ständig an.

  • Unterscheide zwischen Temperatur und Wärme.

    Tipps

    Wärme verteilt sich gleichmäßig im Medium.

    Lösung

    Die Begriffe „Temperatur“ und „Wärme“ werden fälschlicherweise oft gleichbedeutend verwendet.

    Doch mit Wärme meint man die thermische Energie, also die Wärmeenergie.

    Die Temperatur ist dann der Grad an Wärme im Gefäß.

    Da die Kerzen nun beide gleich viel Energie abgeben, erhalten beide Gefäße auch die gleiche Menge thermischer Energie.

    Ihre Temperatur ist dennoch verschieden, denn die erhaltene Energie wird im großen Gefäß auf viel mehr Teilchen verteilt als im kleinen, dort bekommt jedes Teilchen eine größere „Portion“ Energie.