Mov. Browniano... ¿conflictos?

El movimiento browniano es aquel que lleva a cabo una particula muy pequeña que está inmersa en un fluido. Este movimiento se caracteriza por ser continuo y muy irregular. La trayectoria que sigue la partícula es en zigzag (como se muestra en la siguiente figura).

En la imagen se representa la trayectoria irregular que sigue una particula browniana.

El  físico francés Jean Perrin dio una descripción de este fenómeno "En un fluido en equilibrio, como el agua dentro de un vaso todas sus partes aparecen completamente sin movimiento. Si ponemos en el agua un objeto de mayor densidad, cae. La caída, será más lenta si el objeto es menor; pero un objeto visible siempre termina en el fondo del vaso y no tiende a subir. Sin embargo, sería difícil examinar durante mucho tiempo una preparación de partículas muy finas en un líquido sin observar un movimiento perfectamente irregular. Se mueven, se detienen, empiezan de nuevo, suben, bajan, suben otra vez, sin que se vea que tiendan a la inmovilidad.”

 (Jean Perrin)

Brown sacó la conclusión de que tal fenómeno es característico de cualquier tipo de suspensiones en el que las partículas suspendidas tengan dimensiones muy pequeñas. Michale Faraday defendió las ideas de Brown, señalando que este movimiento no se podía explicar por ninguna de las causas propuestas.

Entre 1850 y 1875 August Krönig, Rudolf Clausius, James Maxwell y Ludwing Boltzmann desarrollaron las bases de la moderna teoria cinetica de la materia, supusieron que las sustancias estaban compuestas por átomos y a partir de su comportamiento microscópico obtuvieron como consecuencia algunas propiedades macroscópicas; pudieron fundamentar varios resultados que ya se conocían en la termodinámica y explicar diversos fenómenos. Calcularon  propiedades tales como el calor específico, la conductividad térmica y la viscosidad de gases poco densos y todo ello en términos de propiedades de los átomos que los constituyen.

Después de 3 décadas de el trabajo de Brown nadie le tomo interés a dicho movimiento, pero tiempo más tarde algunas personas consideraron la posibilidad de que el movimiento browniano fuera causado por la colisiones de los átomos el fluido con la partícula inmersa en él y Nägeli publicó un trabajo en 1879 en el que trató de probar que este mecanismo no podía ser el causante del movimiento browniano. El argumento que daban era muy sencillo “si la partícula inmersa en el fluido tiene una masa mucho mayor que la de un átomo del fluido, entonces al chocar estas dos particulas, la particula masiva casi no es afectada por el choque.” En particular, Nägeli usó los valores apropiados para hongos que introdujo en un gas: la masa del hongo era 300 millones de veces más grande que la de la molécula de gas.

(Brown)

En resumen, podemos decir que en los primeros años del siglo XX la situación era la siguiente: por una parte, no se tenía una explicación firme y clara de las causas del movimiento browniano; al contrario, lo que se tenía era un panorama muy confuso y contradictorio. Por otro lado, un gran número de importantes científicos no aceptaba la hipótesis de la constitución atómica de la materia, ellos abogaban por la tesis según la cual no era necesario desarrollar una teoría microscópica de las propiedades de la materia (o sea, la teoría cinética) sino que las leyes de la termodinámica eran suficientes, pues contenían toda la información necesaria sobre un sistema físico, y así se evitarían todas las inconsistencias y paradojas que aparentemente contenía la teoría.

 

A continuación se muestra un video en el cual se ejemplifica de una manera más concreta un experimento relacionado con el movimiento Browniano.