Atomiteorian tarina osa 4. Kaasuteoriaa ja Brownin liikettä
Tässä osassa juttusarjaa huomaamme, miten atomiteorialla saadaan selitettyä kineettistä kaasuteoriaa ja saamme epäsuoran todisteen atomien olemassaolosta.
Kuva: “Brownin liike.” Pekka Isometsä
Daltonin atomiteorian julkaisun aikana ja hieman sen jälkeen alkoi atomi hypoteesinä esiintyä yhä useamman luonnontieteilijän tutkimuksissa. Näitä luonnontieteilijöitä olivat esimerkiksi Joseph Gay-Lussac ja Amadeo Avogadro, jotka selittivät kineettistä kaasuteoriaansa atomien liikkeen avulla.
Kineettinen kaasuteoria
Gay-Lussacin suorittamien kokeiden perusteella Avogadro päätteli, että: “samassa lämpötilassa ja paineessa, sama tilavuus eri kaasuja, sisältää saman verran partikkeleja”.
Tätä kutsutaan Avogadron hypoteesiksi ja siitä seuraa esimerkiksi se, että kaksi ilmapallollista vetyä ja ilmapallo happea reagoi kahdeksi ilmapallolliseksi kaasumaista vettä. Tämä johtuu siitä, että kaasussa atomit ovat niin kaukana toisistaan, että atomien koolla ei enää sinänsä ole merkitystä.
Kineettisen kaasuteorian mukaan atomeilla ei ole mitään erityisiä voimia toistensa suhteen. Tosin ne voivat törmätä täysi sattumanvaraisesti toisiinsa tai astian reunaan. Törmäykset ovat elastisia eli törmäävien hiukkasten energia ja liikemäärä säilyvät samana törmäyksessä. Atomit ovat ideaalissa epäjärjestyksessä eikä mitään suuntaa suosita atomien liikkeissä.
Epäsuora todiste atomien olemassaolosta
Kun katsotaan esimerkiksi ohennetun maidon rasvapisaroita, huomataan että ne ovat jatkuvassa säännöttömässä liikkeessä. Tämä Brownin liikkeeksi kutsuttu ilmiö havaittiin kasvitielijä Robert Brownin toimesta vuonna 1827.
Syyn liikkeelle selitti lopulta Allbert Einstein, joka vuonna 1905 esitti säännöttömän liikkeen johtuvan näkymättömien atomien ja molekyylien kaoottisesta lämpöliikkeestä. Tämä oli ensimmäisiä epäsuoria todisteita atomien ja molekyylien olemassa olosta.
Atomiteoria -sarjan osat julkaistaan Luovassa joka kuun 2. tiistai aina kesään asti. Aiemmin ilmestyneet jutut ovat luettavissa Luovan Atomeja ja molekyylejä -osiossa.
Sarjan idea sekä teksti pohjautuu Iivari Ylisen atomiteoriaa käsittelevään tekstiin, joka kirjoitettiin osana Helsingin yliopiston Kemian opettajankoulutusyksikön järjestämää Media ja monilukutaito tiede- ja teknologiakasvatuksessa -kurssia keväällä 2015