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author casties
date Fri, 07 Dec 2012 17:05:22 +0100
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15 </head><body >
16
17 <!--l. 13--><p class="noindent"><pb/></p>
18 <div class="center" >
19
20 <!--l. 14--><p class="noindent">
21 </p><!--l. 15--><p class="noindent"><span
22 class="cmr-12x-x-120">5.</span><span
23 class="cmbxti-10x-x-144">Über die von der molekularkinetischen Theorie </span> <br/><span
24 class="cmbxti-10x-x-144">der</span>
25 <span
26 class="cmbxti-10x-x-144">W</span><span
27 class="cmbxti-10x-x-144">ärme geforderte Bewegung von in ruhenden</span>
28 <br/><span
29 class="cmbxti-10x-x-144">Fl</span><span
30 class="cmbxti-10x-x-144">üssigkeiten suspendierten Teilchen; </span> <br/><span
31 class="cmbxti-10x-x-144">von A.</span>
32 <span
33 class="cmbxti-10x-x-144">Einstein.</span></p></div>
34 <div class="center" >
35
36 <!--l. 21--><p class="noindent">
37 </p><!--l. 22--><p class="noindent">--------</p></div>
38 <!--l. 26--><p class="indent"> In dieser Arbeit soll gezeigt werden, daß nach der molekular-<br/>kinetischen Theorie der Wärme in Flüssigkeiten suspendierte <br/>Körper von mikroskopisch sichtbarer Größe infolge der Mole-<br/>kularbewegung der Wärme Bewegungen von solcher Größe <br/>ausführen müssen, daß diese Bewegungen leicht mit dem <br/>Mikroskop nachgewiesen werden können. Es ist möglich, daß <br/>die hier zu behandelnden Bewegungen mit der sogenannten <br/>,,Brown schen Molekularbewegung&#8220; identisch sind; die mir <br/>erreichbaren Angaben über letztere sind jedoch so ungenau, <br/>daß ich mir hierüber kein Urteil bilden konnte.
39 </p><!--l. 39--><p class="indent"> Wenn sich die hier zu behandelnde Bewegung samt den <br/>für sie zu erwartenden Gesetzmäßigkeiten wirklich beobachten <br/>läßt, so ist die klassische Thermodynamik schon für mikro-<br/>skopisch unterscheidbare Räume nicht mehr als genau gültig
40 <br/>anzusehen und es ist dann eine exakte Bestimmung der wahren <br/>Atomgröße möglich. Erwiese sich umgekehrt die Voraussage <br/>dieser Bewegung als unzutreffend, so wäre damit ein schwer-<br/>wiegendes Argument gegen die molekularkinetische Auffassung <br/>der Wärme gegeben.
41 </p>
42 <div class="center" >
43
44 <!--l. 52--><p class="noindent">
45 </p><!--l. 53--><p class="noindent"><span
46 class="cmsy-10x-x-120">§ </span>1. Über den suspendierten Teilchen zuzuschreibenden <br/>osmotischen Druck.</p></div>
47 <!--l. 58--><p class="indent"> Im Teilvolumen <span
48 class="cmmi-12">V</span> <sup ><span
49 class="cmsy-8">*</span></sup> einer Flüssigkeit vom Gesamtvolumen <span
50 class="cmmi-12">V </span> <br/>seien
51 <span
52 class="cmmi-12">z</span>-Gramm - Moleküle eines Nichtelektrolyten gelöst. Ist <br/>das Volumen <span
53 class="cmmi-12">V</span> <sup ><span
54 class="cmsy-8">*</span></sup> durch eine für das Lösungsmittel, nicht aber <br/>für die gelöste Substanz durchlässige Wand vom reinen Lösungs-<br/><pb/>
55 </p><!--l. 66--><p class="indent">
56
57 </p><!--l. 67--><p class="noindent">mittel getrennt, so wirkt auf diese Wand der sogenannte os-<br/>motische Druck, welcher bei genügend großen Werten von <span
58 class="cmmi-12">V</span> <sup ><span
59 class="cmsy-8">*</span></sup>/<span
60 class="cmmi-12">z </span> <br/>der Gleichung genügt:
61 </p>
62 <center class="par-math-display" >
63 <img
64 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_19050x.png" alt="p V * = R T z . " class="par-math-display" /></center>
65 <!--l. 75--><p class="nopar">
66 </p><!--l. 79--><p class="indent"> Sind hingegen statt der gelösten Substanz in dem Teil-<br/>volumen <span
67 class="cmmi-12">V</span> <sup ><span
68 class="cmsy-8">*</span></sup> der Flüssigkeit kleine suspendierte Körper vor-<br/>handen, welche ebenfalls nicht durch die für das Lösungs-<br/>mittel durchlässige Wand hindurchtreten können, so hat man <br/>nach der klassischen Theorie der Thermodynamik -- wenigstens <br/>bei Vernachlässigung der uns hier nicht interessierenden Schwer-<br/>kraft -- nicht zu erwarten, daß auf die Wand eine Kraft <br/>wirke; denn die ,,freie Energie&#8220; des Systems scheint nach der <br/>üblichen Auffassung nicht von der Lage der Wand und der <br/>suspendierten Körper abzuhängen, sondern nur von den Ge-<br/>samtmassen und Qualitäten der suspendierten Substanz, der <br/>Flüssigkeit und der Wand, sowie von Druck und Temperatur. <br/>Es kämen allerdings für die Berechnung der freien Energie <br/>noch Energie und Entropie der Grenzflächen in Betracht
69 <br/>(Kapillarkräfte); hiervon können wir jedoch absehen, indem <br/>bei den ins Auge zu fassenden Lagenänderungen der Wand <br/>und der suspendierten Körper Änderungen der Größe und <br/>Beschaffenheit der Berührungsflächen nicht eintreten mögen.
70 </p><!--l. 102--><p class="indent"> Vom Standpunkte der molekularkinetischen Wärmetheorie <br/>aus kommt man aber zu einer anderen Auffassung. Nach <br/>dieser Theorie unterscheidet sich eingelöstes Molekül von einem <br/>suspendierten Körper <span
71 class="cmti-12">lediglich </span>durch die Größe, und man sieht <br/>nicht ein, warum einer Anzahl suspendierter Körper nicht der-<br/>selbe osmotische Druck entsprechen sollte, wie der nämlichen <br/>Anzahl gelöster Moleküle. Man wird anzunehmen haben, daß <br/>die suspendierten Körper infolge der Molekularbewegung der <br/>Flüssigkeit eine wenn auch sehr langsame ungeordnete Be-<br/>wegung in der Flüssigkeit ausführen; werden sie durch die <br/>Wand verhindert, das Volumen <span
72 class="cmmi-12">V</span> <sup ><span
73 class="cmsy-8">*</span></sup> zu verlassen, so werden sie
74 <br/>auf die Wand Kräfte ausüben, ebenso wie gelöste Moleküle. <br/>Sind also <span
75 class="cmmi-12">n</span>
76 suspendierte Körper im Volumen <span
77 class="cmmi-12">V</span> <sup ><span
78 class="cmsy-8">*</span></sup>, also <span
79 class="cmmi-12">n/V</span> <sup ><span
80 class="cmsy-8">*</span></sup> = <span
81 class="cmmi-12"><img
82 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi12-17.png" alt="n" class="12x-x-17" /> </span> <br/>in der Volumeneinheit vorhanden, und sind benachbarte unter <br/>ihnen genügend weit voneinander entfernt, so wird ihnen ein <br/>osmotischer Druck <span
83 class="cmmi-12">p </span>entsprechen von der Größe:
84 <pb/>
85 </p><!--l. 125--><p class="indent">
86
87 </p>
88 <center class="par-math-display" >
89 <img
90 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_19051x.png" alt=" R T n R T p = -V-*-N--= -N---.n , " class="par-math-display" /></center>
91 <!--l. 130--><p class="nopar">
92 </p><!--l. 134--><p class="noindent">wobei <span
93 class="cmmi-12">N </span>die Anzahl der in einem Gramm-Molekül enthaltenen <br/>wirklichen Moleküle bedeutet. Im nächsten Paragraph soll <br/>gezeigt werden, daß die molekularkinetische Theorie der Wärme <br/>wirklich zu dieser erweiterten Auffassung des osmotischen <br/>Druckes führt.
94 </p>
95 <div class="center" >
96
97 <!--l. 143--><p class="noindent">
98 </p><!--l. 144--><p class="noindent"><span
99 class="cmsy-10x-x-120">§ </span>2. Der osmotische Druck vom Standpunkte der molekular-<br/>kinetischen Theorie der Wärme.<sup ><span
100 class="cmr-8">1</span></sup>)</p></div>
101 <!--l. 149--><p class="indent"> Sind <span
102 class="cmmi-12">p</span><sub ><span
103 class="cmr-8">1</span></sub> <span
104 class="cmmi-12">p</span><sub ><span
105 class="cmr-8">2</span></sub><span
106 class="cmmi-12">...</span><span
107 class="cmmi-12">p</span><sub ><span
108 class="cmmi-8">l</span></sub> Zustandsvariable eines physikalischen <br/>Systems, welche den momentanen Zustand desselben voll-<br/>kommen bestimmen (z. B. die Koordinaten und Geschwindig-<br/>keitskomponenten aller Atome des Systems) und ist das voll-<br/>ständige System der Veränderungsgleichungen dieser Zustands-<br/>variabeln von der Form
109 </p>
110 <center class="par-math-display" >
111 <img
112 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_19052x.png" alt="@ pn @ t = fn (p1 ...pl)(n = 1, 2 ...l) " class="par-math-display" /></center>
113 <!--l. 161--><p class="nopar">
114 </p><!--l. 165--><p class="noindent">gegeben, wobei <span
115 class="cmex-10x-x-120"><img
116 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmex10-c-50.png" alt=" sum " class="10-120x-x-50" /></span>
117 <img
118 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_19053x.png" alt="@ fn @-p-- n" class="frac" align="middle" /> = 0<span
119 class="cmmi-12">, </span>so ist die Entropie des Systems <br/>durch den Ausdruck gegeben:
120 </p>
121 <center class="par-math-display" >
122 <img
123 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_19054x.png" alt=" integral
124 E- ---E-- S = T + 2 x lg e 2x T d p1... d pl. " class="par-math-display" /></center>
125 <!--l. 174--><p class="nopar">
126 </p><!--l. 177--><p class="noindent">Hierbei bedeutet <span
127 class="cmmi-12">T </span>die absolute Temperatur, <img
128 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_19055x.png" alt="E" class="bar" /> die Energie <br/>des Systems, <span
129 class="cmmi-12">E </span>die Energie als Funktion der <span
130 class="cmmi-12">p</span><sub ><span
131 class="cmmi-8"><img
132 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi8-17.png" alt="n" class="8x-x-17" /></span></sub><span
133 class="cmmi-12">. </span>Das Inte-<br/>gral ist über alle mit den Bedingungen des Problems ver-<br/>einbaren Wertekombinationen der <span
134 class="cmmi-12">p</span><sub ><span
135 class="cmmi-8"><img
136 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi8-17.png" alt="n" class="8x-x-17" /></span></sub><span
137 class="cmmi-12">. </span>zu erstrecken. <span
138 class="cmbxti-10x-x-120">x</span> ist mit <br/>der oben erwähnten Konstanten <span
139 class="cmmi-12">N </span>durch die Relation 2 <span
140 class="cmbxti-10x-x-120">x</span> <span
141 class="cmmi-12">N </span>= <span
142 class="cmmi-12">R </span> <br/>verbunden. Für die freie Energie <span
143 class="cmmi-12">F </span>erhalten wir daher:
144 </p>
145 <center class="par-math-display" >
146 <img
147 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_19056x.png" alt=" integral
148 R - EN- R T F = - N--T lg e RT d p1... dpl = - -N---lg B . " class="par-math-display" /></center>
149 <!--l. 191--><p class="nopar">
150 </p><!--l. 194--><p class="noindent">----------
151 </p><!--l. 197--><p class="indent"> 1) In diesem Paragraph sind die Arbeiten des Verfassers über die <br/>Grundlagen der Thermodynamik als bekannt vorausgesetzt (vgl. Ann. d. <br/>Phys. <span
152 class="cmbx-12">9. </span>p. 417. 1902;
153 <span
154 class="cmbx-12">11. </span>p. 170. 1903). Für das Verständnis der <br/>Resultate der vorliegenden Arbeit ist die Kenntnis jener Arbeiten sowie <br/>dieses Paragraphen der vorliegenden Arbeit entbehrlich. <pb/>
155 </p><!--l. 207--><p class="indent">
156
157 </p><!--l. 208--><p class="indent"> Wir denken uns nun eine in dem Volumen <span
158 class="cmmi-12">V </span>eingeschlossene <br/>Flüssigkeit; in dem Teilvolumen <span
159 class="cmmi-12">V</span> <sup ><span
160 class="cmsy-8">*</span></sup> von <span
161 class="cmmi-12">V </span>mögen sich <span
162 class="cmmi-12">n </span>ge-<br/>löste Moleküle bez. suspendierte Körper befinden, welche im <br/>Volumen <span
163 class="cmmi-12">V</span> <sup ><span
164 class="cmsy-8">*</span></sup> durch eine semipermeabele Wand festgehalten <br/>seien; es werden hierdurch die Integrationsgrenzen des in den <br/>Ausdrücken für <span
165 class="cmmi-12">S </span>und <span
166 class="cmmi-12">F </span>auftretenden Integrales <span
167 class="cmmi-12">B </span>beeinflußt. <br/>Das Gesamtvolumen der gelösten Moleküle bez. suspendierten <br/>Körper sei klein gegen <span
168 class="cmmi-12">V</span> <sup ><span
169 class="cmsy-8">*</span></sup>. Dies System werde im Sinne der <br/>erwähnten Theorie durch die Zustandsvariabeln <span
170 class="cmmi-12">p</span><sub ><span
171 class="cmr-8">1</span></sub> <span
172 class="cmmi-12">...</span><span
173 class="cmmi-12">p</span><sub ><span
174 class="cmmi-8">l</span></sub> voll-<br/>ständig dargestellt.
175 </p><!--l. 221--><p class="indent"> Wäre nun auch das molekulare Bild bis in alle Einzel-<br/>heiten festgelegt, so böte doch die Ausrechnung des Integrales <span
176 class="cmmi-12">B </span> <br/>solche Schwierigkeiten, daß an eine exakte Berechnung von <span
177 class="cmmi-12">F </span> <br/>kaum gedacht werden könnte. Wir brauchen jedoch hier nur <br/>zu wissen, wie <span
178 class="cmmi-12">F </span>von der Größe des Volumens <span
179 class="cmmi-12">V</span> <sup ><span
180 class="cmsy-8">*</span></sup> abhängt, <br/>in welchem alle gelösten Moleküle bez. suspendierten Körper <br/>(im folgenden kurz ,,Teilchen&#8220; genannt) enthalten sind.
181 </p><!--l. 231--><p class="indent"> Wir nennen <span
182 class="cmmi-12">x</span><sub ><span
183 class="cmr-8">1</span></sub><span
184 class="cmmi-12">, y</span><sub ><span
185 class="cmr-8">1</span></sub><span
186 class="cmmi-12">, z</span><sub ><span
187 class="cmr-8">1</span></sub> die rechtwinkligen Koordinaten des <br/>Schwerpunktes des ersten Teilchens, <span
188 class="cmmi-12">x</span><sub ><span
189 class="cmr-8">2</span></sub><span
190 class="cmmi-12">, y</span><sub ><span
191 class="cmr-8">2</span></sub><span
192 class="cmmi-12">, z</span><sub ><span
193 class="cmr-8">2</span></sub> die des zweiten etc., <br/><span
194 class="cmmi-12">x</span><sub ><span
195 class="cmmi-8">n</span></sub><span
196 class="cmmi-12">, y</span><sub ><span
197 class="cmmi-8">n</span></sub><span
198 class="cmmi-12">, z</span><sub ><span
199 class="cmmi-8">n</span></sub><span
200 class="cmmi-12">, </span>die des letzten Teilchens und geben für die Schwer-<br/>punkte der Teilchen die unendlich kleinen parallelepiped-<br/>förmigen Gebiete <span
201 class="cmmi-12">dx</span><sub ><span
202 class="cmr-8">1</span></sub> <span
203 class="cmmi-12">dy</span><sub ><span
204 class="cmr-8">1</span></sub> <span
205 class="cmmi-12">dz</span><sub ><span
206 class="cmr-8">1</span></sub><span
207 class="cmmi-12">, dx</span><sub ><span
208 class="cmr-8">2</span></sub> <span
209 class="cmmi-12">dy</span><sub ><span
210 class="cmr-8">2</span></sub> <span
211 class="cmmi-12">dz</span><sub ><span
212 class="cmr-8">2</span></sub> <span
213 class="cmmi-12">...</span> <span
214 class="cmmi-12">dx</span><sub ><span
215 class="cmmi-8">n</span></sub> <span
216 class="cmmi-12">dy</span><sub ><span
217 class="cmmi-8">n</span></sub> <span
218 class="cmmi-12">dz</span><sub ><span
219 class="cmmi-8">n</span></sub><span
220 class="cmmi-12">,</span>
221 <br/>welche alle in <span
222 class="cmmi-12">V</span> <sup ><span
223 class="cmsy-8">*</span></sup> gelegen seien. Gesucht sei der Wert des <br/>im Ausdruck für <span
224 class="cmmi-12">F</span>
225 auftretenden Integrales mit der Beschränkung, <br/>daß die Teilchenschwerpunkte in den ihnen soeben zugewiesenen <br/>Gebieten liegen. Dies Integral läßt sich jedenfalls auf die Form
226 </p>
227 <center class="par-math-display" >
228 <img
229 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_19057x.png" alt="d B = dx1 d y1 ... d zn.J " class="par-math-display" /></center>
230 <!--l. 248--><p class="nopar">
231 </p><!--l. 252--><p class="noindent">bringen, wobei <span
232 class="cmmi-12">J </span>von <span
233 class="cmmi-12">dx</span><sub ><span
234 class="cmr-8">1</span></sub> <span
235 class="cmmi-12">dy</span><sub ><span
236 class="cmr-8">1</span></sub> etc., sowie von <span
237 class="cmmi-12">V</span> <sup ><span
238 class="cmsy-8">*</span></sup>, d. h. von <br/>der Lage der semipermeabeln Wand, unabhängig ist. <span
239 class="cmmi-12">J </span>ist <br/>aber auch unabhängig von der speziellen Wahl <span
240 class="cmti-12">der Lagen </span>der <br/>Schwerpunktsgebiete und von dem Werte von <span
241 class="cmmi-12">V</span> <sup ><span
242 class="cmsy-8">*</span></sup>, wie sogleich <br/>gezeigt werden soll. Sei nämlich ein zweites System von un-<br/>endlich kleinen Gebieten für die Teilchenschwerpunkte gegeben <br/>und bezeichnet durch
243 <span
244 class="cmmi-12">dx</span><span
245 class="cmsy-10x-x-120">'</span><sub ><span
246 class="cmr-8">1</span> </sub> <span
247 class="cmmi-12">dy</span><span
248 class="cmsy-10x-x-120">'</span><sub ><span
249 class="cmr-8">1</span></sub> <span
250 class="cmmi-12">dz</span><span
251 class="cmsy-10x-x-120">'</span><sub ><span
252 class="cmr-8">2</span></sub><span
253 class="cmmi-12">, dx</span><span
254 class="cmsy-10x-x-120">'</span><sub ><span
255 class="cmr-8">2</span></sub> <span
256 class="cmmi-12">dy</span><span
257 class="cmsy-10x-x-120">'</span><sub ><span
258 class="cmr-8">2</span></sub> <span
259 class="cmmi-12">dz</span><span
260 class="cmsy-10x-x-120">'</span><sub ><span
261 class="cmr-8">2</span></sub> <span
262 class="cmmi-12">...</span> <span
263 class="cmmi-12">dx</span><span
264 class="cmsy-10x-x-120">'</span><sub ><span
265 class="cmmi-8">n</span></sub> <span
266 class="cmmi-12">dy</span><span
267 class="cmsy-10x-x-120">'</span><sub ><span
268 class="cmmi-8">n</span></sub> <span
269 class="cmmi-12">dz</span><span
270 class="cmsy-10x-x-120">'</span><sub ><span
271 class="cmmi-8">n</span></sub><span
272 class="cmmi-12">, </span> <br/>welche Gebiete sich von den ursprünglich gegebenen nur durch <br/>ihre Lage, nicht aber durch ihre Größe unterscheiden mögen <br/>und ebenfalls alle in <span
273 class="cmmi-12">V</span> <sup ><span
274 class="cmsy-8">*</span></sup> enthalten seien, so gilt analog:
275 </p>
276 <center class="par-math-display" >
277 <img
278 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_19058x.png" alt="d B'= d x'1d y'1 ... dz'n .J', " class="par-math-display" /></center>
279 <!--l. 271--><p class="nopar"> <pb/>
280 </p><!--l. 276--><p class="indent">
281
282 </p><!--l. 277--><p class="noindent">wobei
283 </p>
284 <center class="par-math-display" >
285 <img
286 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_19059x.png" alt="dx1 d y1 ... d zn = d x'1 dy'1 ... dz'n . " class="par-math-display" /></center>
287 <!--l. 285--><p class="nopar">
288 </p><!--l. 288--><p class="noindent">Es ist also:
289 </p>
290 <center class="par-math-display" >
291 <img
292 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190510x.png" alt="d B J ---'= --'. dB J " class="par-math-display" /></center>
293 <!--l. 294--><p class="nopar">
294 </p><!--l. 298--><p class="indent"> Aus der in den zitierten Arbeiten gegebenen molekularen <br/>Theorie der Wärme läßt sich aber leicht folgern<sup ><span
295 class="cmr-8">1</span></sup>), daß <span
296 class="cmmi-12">dB/B </span> <br/>bez. <span
297 class="cmmi-12">dB</span><span
298 class="cmsy-10x-x-120">'</span><span
299 class="cmmi-12">/B </span>gleich ist der Wahrscheinlichkeit dafür, daß sich <br/>in einem beliebig herausgegriffenen Zeitpunkte die Teilchen-<br/>schwerpunkte in den Gebieten (<span
300 class="cmmi-12">dx</span><sub ><span
301 class="cmr-8">1</span></sub> <span
302 class="cmmi-12">...</span><span
303 class="cmmi-12">dz</span><sub ><span
304 class="cmmi-8">n</span></sub>) bez. in den Ge-<br/>bieten (<span
305 class="cmmi-12">dx</span><span
306 class="cmsy-10x-x-120">'</span><sub ><span
307 class="cmr-8">1</span></sub> <span
308 class="cmmi-12">...</span><span
309 class="cmmi-12">dz</span><span
310 class="cmsy-10x-x-120">'</span><sub ><span
311 class="cmmi-8">n</span></sub>) befinden. Sind nun die Bewegungen der <br/>einzelnen Teilchen (mit genügender Annäherung) voneinander <br/>unabhängig, ist die Flüssigkeit homogen und wirken auf die <br/>Teilchen keine Kräfte, so müssen bei gleicher Größe der Ge-<br/>biete die den beiden Gebietssystemen zukommenden Wahr-<br/>scheinlichkeiten einander gleich sein, so daß gilt:
312 </p>
313 <center class="par-math-display" >
314 <img
315 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190511x.png" alt=" ' d-B-= d-B-. B B " class="par-math-display" /></center>
316 <!--l. 316--><p class="nopar">
317 </p><!--l. 319--><p class="noindent">Aus dieser und aus der zuletzt gefundenen Gleichung folgt aber
318 </p>
319 <center class="par-math-display" >
320 <img
321 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190512x.png" alt="J = J'. " class="par-math-display" /></center>
322 <!--l. 326--><p class="nopar">
323 </p><!--l. 330--><p class="indent"> Es ist somit erwiesen, daß <span
324 class="cmmi-12">J </span>weder von <span
325 class="cmmi-12">V</span> <sup ><span
326 class="cmsy-8">*</span></sup> noch von <br/><span
327 class="cmmi-12">x</span><sub >
328 <span
329 class="cmr-8">1</span></sub><span
330 class="cmmi-12">, y</span><sub ><span
331 class="cmr-8">1</span></sub><span
332 class="cmmi-12">...</span><span
333 class="cmmi-12">z</span><sub ><span
334 class="cmmi-8">n</span></sub> abhängig ist. Durch Integration erhält man
335 </p>
336 <center class="par-math-display" >
337 <img
338 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190513x.png" alt=" integral
339 B = J dx1 ...dzn = J V *n " class="par-math-display" /></center>
340 <!--l. 337--><p class="nopar">
341 </p><!--l. 341--><p class="noindent">und daraus
342 </p>
343 <center class="par-math-display" >
344 <img
345 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190514x.png" alt="F = - R-T-{lgJ + n lg V *} N " class="par-math-display" /></center>
346 <!--l. 347--><p class="nopar">
347 </p><!--l. 351--><p class="noindent">und
348 </p>
349 <center class="par-math-display" >
350 <img
351 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190515x.png" alt=" @-F-- R-T-n-- R-T- p = - @ V * = V * N = N n . " class="par-math-display" /></center>
352 <!--l. 358--><p class="nopar">
353 </p><!--l. 362--><p class="indent"> Durch diese Betrachtung ist gezeigt, daß die Existenz <br/>des osmotischen Druckes eine Konsequenz der molekular-<br/>kinetischen Theorie der Wärme ist, und daß nach dieser Theorie <br/>gelöste Moleküle und suspendierte Körper von gleicher Anzahl <br/>sich in bezug auf osmotischen Druck bei großer Verdünnung <br/>vollkommen gleich verhalten.
354 </p><!--l. 370--><p class="noindent">----------
355 </p><!--l. 373--><p class="indent"> 1) A. Einstein, Ann. d. Phys. <span
356 class="cmbx-12">11. </span>p. 170. 1903. <pb/>
357 </p><!--l. 378--><p class="indent">
358
359 </p>
360 <div class="center" >
361
362 <!--l. 379--><p class="noindent">
363 </p><!--l. 380--><p class="noindent"><span
364 class="cmsy-10x-x-120">§ </span>3. Theorie der Diffusion kleiner suspendierter Kugeln.</p></div>
365 <!--l. 384--><p class="indent"> In einer Flüssigkeit seien suspendierte Teilchen regellos <br/>verteilt. Wir wollen den dynamischen Gleichgewichtszustand <br/>derselben untersuchen unter der Voraussetzung, daß auf die <br/>einzelnen Teilchen eine Kraft <span
366 class="cmmi-12">K </span>wirkt, welche vom Orte, <br/>nicht aber von der Zeit abhängt. Der Einfachheit halber
367 <br/>werde angenommen, daß die Kraft überall die Richtung der <br/><span
368 class="cmmi-12">X</span>-Achse habe.
369 </p><!--l. 393--><p class="indent"> Es sei <span
370 class="cmmi-12"><img
371 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi12-17.png" alt="n" class="12x-x-17" /> </span>die Anzahl der suspendierten Teilchen pro <br/>Volumeneinheit, so ist im Falle des thermodynamischen Gleich-<br/>gewichtes <span
372 class="cmmi-12"><img
373 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi12-17.png" alt="n" class="12x-x-17" /> </span>eine solche Funktion von <span
374 class="cmmi-12">x</span>, daß für eine beliebige <br/>virtuelle Verrückung <span
375 class="cmmi-12"><img
376 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi12-e.png" alt="d" class="12x-x-e" /> x </span>der suspendierten Substanz die Variation <br/>der freien Energie verschwindet. Man hat also:
377 </p>
378 <center class="par-math-display" >
379 <img
380 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190516x.png" alt="d F = d E - T dS = 0. " class="par-math-display" /></center>
381 <!--l. 403--><p class="nopar">
382 </p><!--l. 406--><p class="noindent">Es werde angenommen, daß die Flüssigkeit senkrecht zur <br/><span
383 class="cmmi-12">X</span>-Achse den Querschnitt 1 habe und durch die Ebenen <span
384 class="cmmi-12">x </span>= 0 <br/>und <span
385 class="cmmi-12">x </span>= <span
386 class="cmmi-12">l </span>begrenzt sei. Man hat dann:
387 </p>
388 <center class="par-math-display" >
389 <img
390 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190517x.png" alt=" integral l d E = - K n dx dx
391 0 " class="par-math-display" /></center>
392 <!--l. 417--><p class="nopar">
393 </p><!--l. 421--><p class="noindent">und
394 </p>
395 <center class="par-math-display" >
396 <img
397 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190518x.png" alt=" integral l n @ d x R integral l@ n d S = R --------dx = - --- --- dx dx . N @ x N @ x 0 0 " class="par-math-display" /></center>
398 <!--l. 431--><p class="nopar">
399 </p><!--l. 434--><p class="noindent">Die gesuchte Gleichgewichtsbedingung ist also:
400 </p>
401 <table width="100%"
402 class="equation"><tr><td><a
403 id="x1-2r1"></a>
404
405 <center class="math-display" >
406 <img
407 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190519x.png" alt="- K n + R-T- @-n = 0 N @ x " class="math-display" /></center></td><td width="5%">(1)</td></tr></table>
408 <!--l. 440--><p class="nopar">
409 </p><!--l. 444--><p class="noindent">oder
410 </p>
411 <center class="par-math-display" >
412 <img
413 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190520x.png" alt="K n - @-p = 0 . @ x " class="par-math-display" /></center>
414 <!--l. 450--><p class="nopar">
415 </p><!--l. 453--><p class="noindent">Die letzte Gleichung sagt aus, daß der Kraft <span
416 class="cmmi-12">K </span>durch osmo-<br/>tische Druckkräfte das Gleichgewicht geleistet wird.
417 </p><!--l. 458--><p class="indent"> Die Gleichung (1) benutzen wir, um den Diffusionskoeffi-<br/>zienten der suspendierten Substanz zu ermitteln. Wir können <br/>den eben betrachteten dynamischen Gleichgewichtszustand als <br/><pb/>
418 </p><!--l. 464--><p class="indent">
419
420 </p><!--l. 465--><p class="noindent">die Superposition zweier in umgekehrtem Sinne verlaufender <br/>Prozesse auffassen, nämlich
421 </p><!--l. 468--><p class="indent"> 1. einer Bewegung der suspendierten Substanz unter der <br/>Wirkung der auf jedes einzelne suspendierte Teilchen wirken-<br/>den Kraft <span
422 class="cmmi-12">K</span>,
423 </p><!--l. 472--><p class="indent"> 2. eines Diffusionsvorganges, welcher als Folge der un-<br/>geordneten Bewegungen der Teilchen infolge der Molekular-<br/>bewegung der Wärme aufzufassen ist.
424 </p><!--l. 476--><p class="indent"> Haben die suspendierten Teilchen Kugelform (Kugelradius <span
425 class="cmmi-12">P</span>) <br/>und besitzt die Flüssigkeit den Reibungskoeffizienten <span
426 class="cmmi-12">k</span>, so <br/>erteilt die Kraft <span
427 class="cmmi-12">K </span>dem einzelnen Teilchen die Geschwindigkeit<sup ><span
428 class="cmr-8">1</span></sup>)
429 </p>
430 <center class="par-math-display" >
431 <img
432 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190521x.png" alt="--K---- 6 pk P , " class="par-math-display" /></center>
433 <!--l. 484--><p class="nopar">
434 </p><!--l. 488--><p class="noindent">und es treten durch die Querschnittseinheit pro Zeiteinheit
435 </p>
436 <center class="par-math-display" >
437 <img
438 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190522x.png" alt="-n-K--- 6p k P " class="par-math-display" /></center>
439 <!--l. 494--><p class="nopar">
440 </p><!--l. 497--><p class="noindent">Teilchen hindurch.
441 </p><!--l. 500--><p class="indent"> Bezeichnet ferner <span
442 class="cmmi-12">D </span>den Diffusionskoeffizienten der sus-<br/>pendierten Substanz und <span
443 class="cmmi-12"><img
444 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi12-16.png" alt="m" class="cmmi-12x-x-16" align="middle" /> </span>die Masse eines Teilchens, so treten <br/>pro Zeiteinheit infolge der Diffusion
445 </p>
446 <center class="par-math-display" >
447 <img
448 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190523x.png" alt=" @ (m n) - D ------- Gramm @ x " class="par-math-display" /></center>
449 <!--l. 508--><p class="nopar">
450 </p><!--l. 512--><p class="noindent">oder
451 </p>
452 <center class="par-math-display" >
453 <img
454 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190524x.png" alt="- D @ n @ x " class="par-math-display" /></center>
455 <!--l. 518--><p class="nopar">
456 </p><!--l. 521--><p class="noindent">Teilchen durch die Querschnittseinheit. Da dynamisches Gleich-<br/>gewicht herrschen
457 soll, so muß sein:
458 </p>
459 <table width="100%"
460 class="equation"><tr><td><a
461 id="x1-3r2"></a>
462 <center class="math-display" >
463 <img
464 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190525x.png" alt=" n K @ n -------- D --- = 0 . 6p k P @ x " class="math-display" /></center></td><td width="5%">(2)</td></tr></table>
465 <!--l. 529--><p class="nopar">
466 </p><!--l. 533--><p class="indent"> Aus den beiden für das dynamische Gleichgewicht ge-<br/>fundenen Bedingungen (1) und (2) kann man den Diffusions-<br/>koeffizienten berechnen. Man erhält:
467 </p>
468 <center class="par-math-display" >
469 <img
470 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190526x.png" alt=" R-T- --1---- D = N 6p kP . " class="par-math-display" /></center>
471 <!--l. 540--><p class="nopar">
472 </p><!--l. 543--><p class="noindent">Der Diffusionskoeffizient der suspendierten Substanz hängt also <br/>----------
473 </p><!--l. 547--><p class="indent"> 1) Vgl. z. B. G. Kirchhoff, Vorlesungen über Mechanik, 26. Vor-<br/>lesung <span
474 class="cmsy-10x-x-120">§ </span>4.
475 <pb/>
476 </p><!--l. 552--><p class="indent">
477
478 </p><!--l. 553--><p class="noindent">außer von universellen Konstanten und der absoluten Tem-<br/>peratur nur vom Reibungskoeffizienten der Flüssigkeit und von <br/>der Größe der suspendierten Teilchen ab.
479 </p>
480 <div class="center" >
481
482 <!--l. 559--><p class="noindent">
483 </p><!--l. 560--><p class="noindent"><span
484 class="cmsy-10x-x-120">§ </span>4. Über die ungeordnete Bewegung von in einer Flüssigkeit
485 <br/>suspendierten Teilchen und deren Beziehung zur Diffusion.</p></div>
486 <!--l. 567--><p class="indent"> Wir gehen nun dazu über, die ungeordneten Bewegungen <br/>genauer zu untersuchen, welche, von der Molekularbewegung <br/>der Wärme hervorgerufen, Anlaß zu der im letzten Para-<br/>graphen untersuchten Diffusion geben.
487 </p><!--l. 573--><p class="indent"> Es muß offenbar angenommen werden, daß jedes einzelne <br/>Teilchen eine Bewegung ausführe, welche unabhängig ist von <br/>der Bewegung aller anderen Teilchen; es werden auch die <br/>Bewegungen eines und desselben Teilchens in verschiedenen <br/>Zeitintervallen als voneinander unabhängige Vorgänge aufzu-<br/>fassen sein, solange wir diese Zeitintervalle nicht zu klein ge-<br/>wählt denken.
488 </p><!--l. 582--><p class="indent"> Wir führen ein Zeitintervall <span
489 class="cmmi-12"><img
490 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi12-1c.png" alt="t" class="12x-x-1c" /> </span>in die Betrachtung ein, <br/>welches sehr klein sei gegen die beobachtbaren Zeitintervalle, <br/>aber doch so groß, daß die in zwei aufeinanderfolgenden Zeit-<br/>intervallen <span
491 class="cmmi-12"><img
492 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi12-1c.png" alt="t" class="12x-x-1c" /> </span>von einem Teilchen ausgeführten Bewegungen als <br/>voneinander unabhängige Ereignisse aufzufassen sind.
493 </p><!--l. 589--><p class="indent"> Seien nun in einer Flüssigkeit im ganzen <span
494 class="cmmi-12">n </span>suspendierte <br/>Teilchen vorhanden. In einem Zeitintervall <span
495 class="cmmi-12"><img
496 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi12-1c.png" alt="t" class="12x-x-1c" /> </span>werden sich die <br/><span
497 class="cmmi-12">X</span>-Koordinaten der einzelnen Teilchen um <img
498 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmr12-1.png" alt="D" class="12x-x-1" />
499 vergrößern, wobei <br/><img
500 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmr12-1.png" alt="D" class="12x-x-1" /> für jedes Teilchen einen anderen (positiven oder negativen)
501 <br/>Wert hat. Es wird für <img
502 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmr12-1.png" alt="D" class="12x-x-1" /> ein gewisses Häufigkeitsgesetz gelten; <br/>die Anzahl <span
503 class="cmmi-12">d n</span>
504 der Teilchen, welche in dem Zeitintervall <span
505 class="cmmi-12"><img
506 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi12-1c.png" alt="t" class="12x-x-1c" /> </span> <br/>eine Verschiebung erfahren, welche zwischen <img
507 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmr12-1.png" alt="D" class="12x-x-1" /> und <img
508 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmr12-1.png" alt="D" class="12x-x-1" /> + <span
509 class="cmmi-12">d </span><img
510 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmr12-1.png" alt="D" class="12x-x-1" /> <br/>liegt, wird durch eine Gleichung von der Form
511 </p>
512 <center class="par-math-display" >
513 <img
514 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190527x.png" alt="dn = n f (D) d D " class="par-math-display" /></center>
515 <!--l. 604--><p class="nopar">
516 </p><!--l. 608--><p class="noindent">ausdrückbar sein, wobei
517 </p>
518 <center class="par-math-display" >
519 <img
520 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190528x.png" alt=" integral +o o
521
522 f (D) d D = 1 - oo
523
524 " class="par-math-display" /></center>
525 <!--l. 615--><p class="nopar">
526 </p><!--l. 619--><p class="noindent">und <span
527 class="cmmi-12"><img
528 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi12-27.png" alt="f" class="cmmi-12x-x-27" align="middle" /> </span>nur für sehr kleine Werte von <img
529 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmr12-1.png" alt="D" class="12x-x-1" /> von Null verschieden <br/>ist und die Bedingung
530 </p>
531 <center class="par-math-display" >
532 <img
533 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190529x.png" alt="f (D) = f(- D ) " class="par-math-display" /></center>
534 <!--l. 625--><p class="nopar">
535 </p><!--l. 629--><p class="noindent">erfüllt. <pb/>
536 </p><!--l. 633--><p class="indent">
537
538 </p><!--l. 634--><p class="indent"> Wir untersuchen nun, wie der Diffusionskoeffizient von <span
539 class="cmmi-12"><img
540 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi12-27.png" alt="f" class="cmmi-12x-x-27" align="middle" /> </span> <br/>abhängt, wobei wir uns wieder auf den Fall beschränken, daß <br/>die Anzahl <span
541 class="cmmi-12"><img
542 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi12-17.png" alt="n" class="12x-x-17" /> </span>der Teilchen pro Volumeneinheit nur von <span
543 class="cmmi-12">x </span>und <span
544 class="cmmi-12">t </span> <br/>abhängt.
545 </p><!--l. 640--><p class="indent"> Es sei <span
546 class="cmmi-12"><img
547 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi12-17.png" alt="n" class="12x-x-17" /> </span>= <span
548 class="cmmi-12">f</span>(<span
549 class="cmmi-12">x, t</span>) die Anzahl der Teilchen pro Volumen-<br/>einheit, wir berechnen die Verteilung der Teilchen zur Zeit <br/><span
550 class="cmmi-12">t </span>+ <span
551 class="cmmi-12"><img
552 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi12-1c.png" alt="t" class="12x-x-1c" /> </span>aus deren Verteilung zur Zeit <span
553 class="cmmi-12">t. </span>Aus der Definition <br/>der Funktion <span
554 class="cmmi-12"><img
555 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi12-27.png" alt="f" class="cmmi-12x-x-27" align="middle" /> </span>(<img
556 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmr12-1.png" alt="D" class="12x-x-1" />) ergibt sich leicht die Anzahl der Teilchen, <br/>welche sich zur Zeit <span
557 class="cmmi-12">t </span>+ <span
558 class="cmmi-12"><img
559 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi12-1c.png" alt="t" class="12x-x-1c" /> </span>zwischen zwei zur <span
560 class="cmmi-12">X</span>-Achse senk-<br/>rechten Ebenen mit den Abszissen <span
561 class="cmmi-12">x </span>und <span
562 class="cmmi-12">x </span>+ <span
563 class="cmmi-12">dx </span>befinden. <br/>Man erhält:
564 </p>
565 <center class="par-math-display" >
566 <img
567 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190530x.png" alt=" D=+ oo
568 integral
569 f (x, t + t) dx = d x . f (x + D) f(D) d D . D= - oo
570 " class="par-math-display" /></center>
571 <!--l. 655--><p class="nopar">
572 </p><!--l. 658--><p class="noindent">Nun können wir aber, da <span
573 class="cmmi-12"><img
574 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi12-1c.png" alt="t" class="12x-x-1c" /> </span>sehr klein ist, setzen:
575 </p>
576 <center class="par-math-display" >
577 <img
578 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190531x.png" alt="f(x, t + t ) = f (x, t) + t@-f-. @ t " class="par-math-display" /></center>
579 <!--l. 666--><p class="nopar">
580 </p><!--l. 669--><p class="noindent">Ferner entwickeln wir <span
581 class="cmmi-12">f</span>(<span
582 class="cmmi-12">x </span>+ <img
583 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmr12-1.png" alt="D" class="12x-x-1" /><span
584 class="cmmi-12">, t</span>) nach Potenzen von <img
585 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmr12-1.png" alt="D" class="12x-x-1" />:
586 </p>
587 <center class="par-math-display" >
588 <img
589 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190532x.png" alt=" @ f (x,t) D2 @2f (x, t) f (x + D, t) = f(x, t) + D --------+ ---------2--- ... in inf. @ x 2! @ x " class="par-math-display" /></center>
590 <!--l. 679--><p class="nopar">
591 </p><!--l. 682--><p class="noindent">Diese Entwicklung können wir unter dem Integral vornehmen, <br/>da zu letzterem nur sehr kleine Werte von <img
592 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmr12-1.png" alt="D" class="12x-x-1" /> etwas beitragen. <br/>Wir erhalten:
593 </p>
594 <center class="par-math-display" >
595 <img
596 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190533x.png" alt=" integral +o o integral +o o
597 @ f @ f f + ----.t = f . f (D) d D + ---- D f (D) dD @ t - oo @ x- oo
598 + oo
599 @2f integral D 2 + ---2 ----f (D) d D ... @ x- oo 2 " class="par-math-display" /></center>
600 <!--l. 705--><p class="nopar">
601 </p><!--l. 708--><p class="noindent">Auf der rechten Seite verschwindet wegen <span
602 class="cmmi-12"><img
603 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi12-27.png" alt="f" class="cmmi-12x-x-27" align="middle" /> </span>(<span
604 class="cmmi-12">x</span>) = <span
605 class="cmmi-12"><img
606 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi12-27.png" alt="f" class="cmmi-12x-x-27" align="middle" /> </span>(<span
607 class="cmsy-10x-x-120">-</span><span
608 class="cmmi-12">x</span>) das <br/>zweite, vierte etc. Glied, während von dem ersten, dritten, <br/>fünften etc. Gliede jedes folgende gegen das vorhergehende <br/>sehr klein ist. Wir erhalten aus dieser Gleichung, indem wir
609 <br/>berücksichtigen, daß
610 </p>
611 <center class="par-math-display" >
612 <img
613 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190534x.png" alt=" integral + oo
614
615 f (D) dD = 1 , - oo
616 " class="par-math-display" /></center>
617 <!--l. 720--><p class="nopar"> <pb/>
618 </p><!--l. 727--><p class="indent">
619
620 </p><!--l. 728--><p class="noindent">und indem wir
621 </p>
622 <center class="par-math-display" >
623 <img
624 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190535x.png" alt=" integral + oo 2 1- D-- f (D) dD = D t 2 - oo
625 " class="par-math-display" /></center>
626 <!--l. 736--><p class="nopar">
627 </p><!--l. 740--><p class="noindent">setzen und nur das erste und dritte Glied der rechten Seite <br/>berücksichtigen:</p>
628 <table width="100%"
629 class="equation"><tr><td><a
630 id="x1-4r1"></a>
631 <center class="math-display" >
632 <img
633 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190536x.png" alt=" 2 @ f-= D @-f- . @ t @ x2 " class="math-display" /></center></td><td width="5%">(1)</td></tr></table>
634 <!--l. 748--><p class="nopar">
635 </p><!--l. 752--><p class="indent"> Dies ist die bekannte Differentialgleichung der Diffusion, <br/>und man erkennt, daß
636 <span
637 class="cmmi-12">D </span>der Diffusionskoeffizient ist.
638 </p><!--l. 756--><p class="indent"> An diese Entwicklung läßt sich noch eine wichtige Über-<br/>legung anknüpfen. Wir haben angenommen, daß die einzelnen <br/>Teilchen alle auf dasselbe Koordinatensystem bezogen seien. <br/>Dies ist jedoch nicht nötig, da die Bewegungen der einzelnen <br/>Teilchen voneinander unabhängig sind. Wir wollen nun die
639 <br/>Bewegung jedes Teilchens auf ein Koordinatensystem beziehen, <br/>dessen Ursprung mit der Lage des Schwerpunktes des be-<br/>treffenden Teilchens zur Zeit <span
640 class="cmmi-12">t </span>= 0 zusammenfällt, mit dem <br/>Unterschiede, daß jetzt <span
641 class="cmmi-12">f </span>(<span
642 class="cmmi-12">x, t</span>) <span
643 class="cmmi-12">dx </span>die Anzahl der Teilchen be-<br/>deutet, deren <span
644 class="cmmi-12">X</span>-Koordinaten von der Zeit <span
645 class="cmmi-12">t </span>= 0 bis zur Zeit <br/><span
646 class="cmmi-12">t </span>= <span
647 class="cmmi-12">t </span>um eine Größe <span
648 class="cmti-12">gewachsen </span>ist, welche zwischen <span
649 class="cmmi-12">x </span>und <br/><span
650 class="cmmi-12">x </span>+ <span
651 class="cmmi-12">dx </span>liegt. Auch in diesem Falle ändert sich also die <br/>Funktion <span
652 class="cmmi-12">f </span>gemäß Gleichung (1). Ferner muß offenbar für <br/><span
653 class="cmmi-12">x </span><span
654 class="msam-10x-x-120"><img
655 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/msam10-c-3f.png" alt="&gt;&lt;" class="10-120x-x-3f" /> </span>0 und <span
656 class="cmmi-12">t </span>= 0
657 </p>
658 <center class="par-math-display" >
659 <img
660 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190537x.png" alt=" integral + oo
661
662 f(x,t) = 0 und f(x,t)d x = n - oo
663 " class="par-math-display" /></center>
664 <!--l. 779--><p class="nopar">
665 </p><!--l. 783--><p class="noindent">sein. Das Problem, welches mit dem Problem der Diffusion <br/>von einem Punkte aus (unter Vernachlässigung der Wechsel-<br/>wirkung der diffundierenden Teilchen) übereinstimmt, ist nun <br/>mathematisch vollkommen bestimmt; seine Lösung ist:
666 </p>
667 <center class="par-math-display" >
668 <img
669 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190538x.png" alt=" x2- ---n----e--4Dt f(x,t) = V~ ------ V~ t . 4 pD " class="par-math-display" /></center>
670 <!--l. 793--><p class="nopar">
671 </p><!--l. 797--><p class="indent"> Die Häufigkeitsverteilung der in einer beliebigen Zeit <span
672 class="cmmi-12">t </span> <br/>erfolgten Lagenänderungen ist also dieselbe wie die der zu-<br/><pb/>
673 </p><!--l. 802--><p class="indent">
674
675 </p><!--l. 803--><p class="noindent">fälligen Fehler, was zu vermuten war. Von Bedeutung aber <br/>ist, wie die Konstante im Exponenten mit dem Diffusions-<br/>koeffizienten zusammenhängt. Wir berechnen nun mit Hilfe <br/>dieser Gleichung die Verrückung <span
676 class="cmmi-12"><img
677 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi12-15.png" alt="c" class="12x-x-15" /></span><sub ><span
678 class="cmmi-8">x</span></sub> in Richtung der <span
679 class="cmmi-12">X</span>-Achse,
680 <br/>welche ein Teilchen im Mittel erfäbrt, oder -- genauer aus-<br/>gedrückt -- die Wurzel aus dem arithmetischen Mittel der <br/>Quadrate der Verrückungen in Richtung der <span
681 class="cmmi-12">X</span>-Achse; es ist:
682 </p>
683 <center class="par-math-display" >
684 <img
685 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190539x.png" alt=" V~ --- V~ ----- cx = x2 = 2 D t . " class="par-math-display" /></center>
686 <!--l. 816--><p class="nopar">
687 </p><!--l. 820--><p class="indent"> Die mittlere Verschiebung ist also proportional der Qua-<br/>dratwurzel aus der Zeit. Man kann leicht zeigen, daß die <br/>Wurzel aus dem Mittelwert der Quadrate der <span
688 class="cmti-12">Gesamtverschic- </span> <br/><span
689 class="cmti-12">bungen </span>der Teilchen den Wert <span
690 class="cmmi-12"><img
691 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi12-15.png" alt="c" class="12x-x-15" /></span><sub ><span
692 class="cmmi-8">x</span></sub><img
693 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190540x.png" alt=" V~ 3" class="sqrt" />
694 besitzt.
695 </p>
696 <div class="center" >
697
698 <!--l. 827--><p class="noindent">
699 </p><!--l. 828--><p class="noindent"><span
700 class="cmsy-10x-x-120">§ </span>5. Formel für die mittlere Verschiebung suspendierter Teilchen. <br/>Eine neue Methode zur Bestimmung der wahren Größe der Atome.</p></div>
701 <!--l. 835--><p class="indent"> In <span
702 class="cmsy-10x-x-120">§ </span>3 haben wir für den Diffusionskoeffizienten <span
703 class="cmmi-12">D </span>eines <br/>in einer Flüssigkeit in Form von kleinen Kugeln vom Radius <span
704 class="cmmi-12">P </span> <br/>suspendierten Stoffes den Wert gefunden:
705 </p>
706 <center class="par-math-display" >
707 <img
708 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190541x.png" alt=" R T 1 D = -----------. N 6p k P " class="par-math-display" /></center>
709 <!--l. 843--><p class="nopar">
710 </p><!--l. 846--><p class="noindent">Ferner fanden wir in <span
711 class="cmsy-10x-x-120">§ </span>4 für den Mittelwert der Verschie-<br/>bungen der Teilchen in Richtung der <span
712 class="cmmi-12">X</span>-Achse in der Zeit <span
713 class="cmmi-12">t</span>:
714 </p>
715 <center class="par-math-display" >
716 <img
717 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190542x.png" alt=" V~ ----- cx = 2D t . " class="par-math-display" /></center>
718 <!--l. 853--><p class="nopar">
719 </p><!--l. 856--><p class="noindent">Durch Eliminieren von <span
720 class="cmmi-12">D </span>erhalten wir:
721 </p>
722
723 <center class="par-math-display" >
724 <img
725 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190543x.png" alt=" V~ ------------ V~ - R T 1 cx = t. -----------. N 3p k P " class="par-math-display" /></center>
726 <!--l. 863--><p class="nopar">
727 </p><!--l. 866--><p class="noindent">Diese Gleichung läßt erkennen, wie <span
728 class="cmmi-12"><img
729 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi12-15.png" alt="c" class="12x-x-15" /></span><sub ><span
730 class="cmmi-8">x</span></sub> von <span
731 class="cmmi-12">T, k </span>und <span
732 class="cmmi-12">P </span>ab-<br/>hängen muß.
733 </p><!--l. 869--><p class="indent"> Wir wollen berechnen, wie groß <span
734 class="cmmi-12"><img
735 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/cmmi12-15.png" alt="c" class="12x-x-15" /></span><sub ><span
736 class="cmmi-8">x</span></sub> für eine Sekunde ist, <br/>wenn <span
737 class="cmmi-12">N </span>gemäß den Resultaten der kinetischen Gastheorie <br/>6.10<sup ><span
738 class="cmr-8">23</span></sup> gesetzt wird; es sei als Flüssigkeit Wasser von 17<sup ><span
739 class="cmr-8">0</span></sup> C<span
740 class="cmmi-12">. </span> <br/>gewählt (<span
741 class="cmmi-12">k </span>= 1<span
742 class="cmmi-12">, </span>35 <span
743 class="cmmi-12">. </span>10<sup ><span
744 class="cmsy-8">-</span><span
745 class="cmr-8">2</span></sup>) und der Teilchendurchmesser sei
746 <br/>0,001 mm. Man erhält:
747 </p>
748 <center class="par-math-display" >
749 <img
750 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190544x.png" alt="cx = 8.10- 5 cm = 0,8 Mikron. " class="par-math-display" /></center>
751 <!--l. 880--><p class="nopar">
752 </p><!--l. 883--><p class="noindent">Die mittlere Verschiebung in 1 Min. wäre also ca. 6 Mikron. <pb/>
753 </p><!--l. 888--><p class="indent">
754
755 </p><!--l. 889--><p class="indent"> Umgekehrt läßt sich die gefundene Beziehung zur Be-<br/>stimmung von <span
756 class="cmmi-12">N</span>
757 benutzen. Man erhält:
758 </p>
759 <center class="par-math-display" >
760 <img
761 src="http://foxridge.mpiwg-berlin.mpg.de/permanent/einstein/annalen/Einst_Ueber_de_1905/fulltext/img/Einst_Ueber_de_190545x.png" alt=" t R T N = --2-.------- . cx 3 p kP " class="par-math-display" /></center>
762 <!--l. 896--><p class="nopar">
763 </p><!--l. 900--><p class="indent"> Möge es bald einem Forscher gelingen, die hier auf-<br/>geworfene, für die Theorie der Wärme wichtige Frage zu ent-<br/>scheiden!
764 </p><!--l. 904--><p class="indent"> Bern, Mai 1905. </p>
765 <div class="center" >
766
767 <!--l. 906--><p class="noindent">
768 </p><!--l. 907--><p class="noindent">(Eingegangen 11. Mai 1905.)</p></div>
769 <div class="center" >
770
771 <!--l. 912--><p class="noindent">
772 </p><!--l. 913--><p class="noindent">----------</p></div>
773
774 </body></html>
775
776
777