Brown­sche Be­we­gung und Tem­pe­ra­tur

Die Brown­sche Be­we­gung, erst­mals 1827 vom Bo­ta­ni­ker Ro­bert Brown be­ob­ach­tet und spä­ter von Al­bert Ein­stein the­o­re­tisch er­klärt, spielt eine ent­schei­den­de Rolle im Ver­ständ­nis von Tem­pe­ra­tur und der Be­we­gung von Teil­chen.

Diese Be­we­gung be­sagt, dass Teil­chen von flüs­si­gen und gas­för­mi­gen Stof­fen in stän­di­ger Be­we­gung sind. Um diese Be­we­gung sicht­bar zu ma­chen, wird oft ein Mi­kro­skop ver­wen­det. Wenn bei­spiels­wei­se ein Staub­teil­chen in eine Flüs­sig­keit ein­ge­bracht wird, führt dies zu zu­fäl­li­gen cha­o­ti­schen Be­we­gun­gen des Staub­teil­chens, die durch Kol­li­si­o­nen mit an­de­ren Teil­chen ver­ur­sacht wer­den.

Die Be­we­gung der Teil­chen ist un­mit­tel­bar mit der Tem­pe­ra­tur ver­bun­den. Die Ge­schwin­dig­keit, mit der sich die Teil­chen be­we­gen, hängt von der ther­mi­schen En­er­gie ab, die sie be­sit­zen. Teil­chen mit hö­he­rer ther­mi­scher En­er­gie be­we­gen sich folg­lich schnel­ler, wie be­reits im KMnO4-​Versuch be­ob­ach­tet.

Die voll­stän­di­ge Un­ter­bre­chung der Teil­chen­be­we­gung ist le­dig­lich the­o­re­tisch mög­lich. Hier­für müss­te die Tem­pe­ra­tur so weit ge­senkt wer­den, dass die Teil­chen nicht mehr mit­ein­an­der kol­li­die­ren kön­nen. Die­ser Punkt wird als "ab­so­lu­ter Null­punkt" de­fi­niert, bei dem alle Teil­chen an einem Ort ver­har­ren wür­den. Je­doch ist der ab­so­lu­te Null­punkt in der re­a­len Welt un­er­reich­bar und tritt bei der Tem­pe­ra­tur T = -273,15 °C auf.

In der Phy­sik wird oft auf das Cel­si­us­ther­mo­me­ter ver­zich­tet, und statt­des­sen wird ein Kel­vin­ther­mo­me­ter ver­wen­det, das die Kel­vin­ska­la nutzt. Diese Skala be­ginnt beim ab­so­lu­ten Null­punkt mit T = 0 K, wobei das K für Kel­vin steht.