Om du blandar bläck eller färg i vatten, och sedan tittar på detta vatten i mikroskop, kan du se den snabba rörelsen av de minsta partiklarna av sot eller färg i olika riktningar. Vad provocerar sådana rörelser?
Vem upptäckte och när
År 1827 observerade den engelske biologen Robert Brown genom ett mikroskop en droppe vatten, som av misstag fick en liten mängd pollen. Han såg att de minsta pollenpartiklarna dansade och rörde sig kaotiskt i vätskan. Så den Brownska rörelsen uppkallad efter denna vetenskapsman upptäcktes - rörelsen av de minsta partiklarna lösta i en vätska eller gas. Efter att ha observerat de olika typerna av pollen i sin samling löste biologen de pulveriserade mineralerna i vatten.
Som ett resultat var Brown övertygad om att sådan kaotisk rörelse inte orsakades av vätskan själv och inte av yttre påverkan på vätskan, utan direkt av den inre rörelsen hos den minsta partikeln. Denna partikel, i analogi med den observerade rörelsen, kallades den "brunska partikeln".
Utveckling av teorin, dess anhängare
Senare bekräftades, utökades och specificerades Browns upptäckt, baserat på den molekylära kinetiska teorin, av A. Einstein och M. Smoluchowski. Och den franska fysikern Perrin, tjugo år senare, tack vare förbättringen av mikroskop i processen att studera den slumpmässiga rörelsen hos en Brownsk partikel, bekräftade förekomsten av riktiga molekyler. Observation av Brownsk rörelse gjorde det möjligt för Perrin att beräkna antalet molekyler i 1 mol av vilken gas som helst och härleda den barometriska formeln.
Upptäckten av en Brownsk partikels rörelse fungerade som bevis på förekomsten av mycket mindre partiklar, inte ens synliga i ett mikroskop - molekyler av en vätska och någon annan substans. Det är molekylerna som med sin ständiga rörelse tvingar partiklar av pollen, sot eller färg att röra sig.
Definition och storlek
Om du tittar på slaktkroppspartiklarna suspenderade i vatten genom ett mikroskop, kommer du att märka att korn av olika storlekar beter sig olika. Relativt voluminösa partiklar, som upplever samma antal stötar från alla håll under en viss tidsperiod, börjar inte röra sig. Och små partiklar under samma tidsintervall får ensidiga okompenserade stötar, trycker dem åt sidan och rör sig.
Vad är storleken på en Brownsk partikel som utsätts för molekyler? Det har bevisats empiriskt att cytoplasmatiska pollenkorn inte är större än 3 mikrometer (µm), eller 10-6 meter, eller 10-3millimeter. Större partiklar blir inte deltagare i den ständiga rörelsen som upptäckts av Brown.
Så, låt oss svara på frågan "vad är en Brownsk partikel". Dessa är de minsta kornen av ett ämne med en storlek på högst 3 mikron, som är suspenderade i en vätska eller gas, och gör konstant kaotiska rörelser under påverkan av molekylerna i mediet där de befinner sig.
Molecular Kinetic Theory
Brownisk rörelse slutar inte, saktar inte ner i tid. Detta förklarar begreppet molekylär kinetisk teori, som säger att molekylerna av vilket ämne som helst är i konstant termisk rörelse. Med en ökning av mediets temperatur ökar molekylernas rörelsehastighet, och följaktligen accelererar den Brownska partikeln, som utsätts för molekylära stötar, också.
Förutom materiens temperatur beror hastigheten för Brownsk rörelse också på mediets viskositet och storleken på den suspenderade partikeln. Rörelsen kommer att nå sin maximala hastighet när temperaturen på ämnet som omger partikeln är hög, själva ämnet kommer inte att vara trögflytande och dammpartiklarna kommer att vara de minsta.
Molekyler av ett ämne där de minsta partiklarna finns, slumpmässigt kolliderar, applicerar en resulterande kraft (framkallar ett tryck), vilket orsakar en förändring i pollenrörelsens riktning. Men sådana fluktuationer är mycket korta i tid, och nästan omedelbart ändras riktningen för den applicerade kraften, vilket leder till en förändring i rörelseriktningen.
Det enklaste och tydligaste exemplet som låter dig förstå vad en Brownsk partikel är är dammpartiklars rörelser, synliga i en sned solstråle. Om 99-55 år. före Kristus e. den antika romerske poeten Lucretius förklarade exakt orsaken till den oberäkneliga rörelsen i den filosofiska dikten "Om tingens natur."
Titta här: närhelst solljuset kommer igenom
In i våra bostäder och mörkret skär igenom med sina strålar, Många små kroppar i tomrummet, kommer du att se, flimrande, Spar fram och tillbaka i ett strålande ljussken.
Kan du förstå av detta hur outtröttligt
Början av saker i den stora tomheten är rastlös.
Så om fantastiska saker hjälp att förstå
Små saker, som beskriver vägen för deras förståelse.
Dessutom, för att du måste vara uppmärksam
Till turbulensen i kropparna som flimrar i solljuset
Vad vet du av den betydelse och rörelse, Vad händer i den i hemlighet och dolt.
För du kommer att se där hur många dammpartiklar som förändras
Vägen från de dolda stötarna och flyg tillbaka igen, Forever fram och tillbaka löpande i alla riktningar.
Långt före tillkomsten av modern förstoringsteknik, kom Lucretius, som observerade en analog till rörelsen som sågs av Brown, till slutsatsen att de minsta partiklarna av materia existerar. Brown bekräftade detta genom att göra en av de viktigaste vetenskapliga upptäckterna.
