II. Tepelné fluktuace: Brownův pohyb KOTLÁŘSKÁ 25. ÚNORA 2008 Úvodem • Dnes: Důležitá otázka bez Planckovy konstanty • Přímé pozorování molekulárního chaosu •Jedna třetina Einsteinova zázračného roku 1905 • Odvoláme se na kinetickou teorii ideálního plynu a zobecníme trochu • Ne jen rovnovážné vlastnosti, ale také jejich fluktuace a stochastická dynamika Makrosvět, mesosvět, mikrosvět Na přelomu 19. a 20 století bylo ještě běžné mluvit o „atomové hypotéze“ Atomy a molekuly platily za nepozorovatelné. Teprve začátkem 20. století bylo toto cliché prolomeno několika experimenty s mesoskopickými objekty. Ty vedly k Nobelovým cenám. Mesoskopický prostředník odráží vlastnosti mikrosvěta – až do atomární úrovně Logaritmická škála velikosti objektů Vidět atomy – dnešní možnosti Vidět atomy – dnešní možnosti Vidět atomy – dnešní možnosti Obraz mikrosvěta v "moderní " fysice Obraz mikrosvěta v "moderní " fysice Obraz mikrosvěta v "moderní " fysice Souběh stupnic Mesoskopický objekt -- prostředník Mesoskopický objekt -- prostředník Mesoskopický objekt -- prostředník Koloidy a jejich kinetika Koloidní částice mají často správnou velikost, aby stály právě na pomezí makrosvěta a mikrosvěta Co jsou koloidy Co jsou koloidy Co jsou koloidy Co jsou koloidy Barometrická formule Barometrická formule Barometrická formule Barometrická formule Barometrická formule Barometrická formule Barometrická formule – jiné použití Brownův pohyb Jev, který byl pokládán spíše za kuriositu, ale který byl nakonec jedním z pilířů "nové" fysiky před 100 lety Brownův pohyb Brownův pohyb Brownův pohyb Brownův pohyb Robert Brown (1773 – 1858) Robert Brown (1773 – 1858) Brownův pohyb Od Boltzmanna k Einsteinovi Kinetická teorie se postupně rodila od poloviny XIX. století a byla dovršena prací L. Boltzmanna. Nikoho však nenapadlo aplikovat ji na popis Brownova pohybu. Až A. Einsteina od Boltzmanna k Einsteinovi od Boltzmanna k Einsteinovi od Boltzmanna k Einsteinovi od Boltzmanna k Einsteinovi od Boltzmanna k Einsteinovi Einsteinova práce o Brownově pohybu Nyní společně prostudujeme podrobnosti Einsteinovy úvahy o podstatě Brownova pohybu od Boltzmanna k Einsteinovi Úvod Einsteinova článku K obsahu Einsteinovy práce K obsahu Einsteinovy práce: koloidní osmotický tlak K obsahu Einsteinovy práce: koloidní osmotický tlak K obsahu Einsteinovy práce: koloidní osmotický tlak K obsahu Einsteinovy práce: koloidní osmotický tlak K obsahu Einsteinovy práce: koloidní osmotický tlak K obsahu Einsteinovy práce: Einsteinův vztah K obsahu Einsteinovy práce: Einsteinův vztah K obsahu Einsteinovy práce: Einsteinův vztah K obsahu Einsteinovy práce: Einsteinův vztah K obsahu Einsteinovy práce: Einsteinův vztah K obsahu Einsteinovy práce: Einsteinův vztah K obsahu Einsteinovy práce: Einsteinův vztah K obsahu Einsteinovy práce: Einsteinův vztah K obsahu Einsteinovy práce: evoluce Brownovy částice K obsahu Einsteinovy práce: evoluce Brownovy částice K obsahu Einsteinovy práce: evoluce Brownovy částice Perrinovy pokusy Obecnější pohled na termické fluktuace Termické fluktuace jsou universální. Má proto smysl podívat se na ně z obecného hlediska. Obecný nástroj při této práci je ekvipartiční zákon. Pak (příště) se zaměříme na Kapplerův pokus. Ten začal éru studia vlivu termických fluktuaci na přesnost mechanismů a měřicích přístrojů. Systematický popis termických fluktuací Systematický popis termických fluktuací Systematický popis termických fluktuací Systematický popis termických fluktuací Systematický popis termických fluktuací Systematický popis termických fluktuací Systematický popis termických fluktuací Systematický popis termických fluktuací Systematický popis termických fluktuací Tři příklady mesoskopických systémů Tři příklady mesoskopických systémů Tři příklady mesoskopických systémů Termostat z ideálního plynu Termostat z ideálního plynu Termostat z ideálního plynu Termostat z ideálního plynu Termostat v rovnováze Systém v rovnováze s termostatem Systém v rovnováze s termostatem Ekvipartiční teorém Ekvipartiční teorém Ekvipartiční teorém Kapplerův experiment The end