Броуновская частинка: поняття, розмір, рух

Якщо розмішати у воді туш або фарбу, а потім подивитися на цю воду під мікроскопом, то можна побачити швидке переміщення найдрібніших частинок сажі або фарби в різних напрямках. Що провокує такі переміщення?

Хто і коли виявив

У 1827 році англійський біолог Роберт Броун спостерігав в мікроскоп за краплею води, в яку випадково потрапило невелику кількість квіткового пилку. Він побачив, що найдрібніші частинки пилку пританцьовують, рухаючись хаотично в рідині. Так було відкрито назване ім’ям цього вченого броунівський рух – рух найдрібніших частинок, розчинених в рідині або газі. Після спостереження за різними видами пилку, що містилися в його колекції, біолог розчиняв у воді перетерті в порошок мінерали.

У підсумку Броун був переконаний, що таке безладний рух викликане ніяк не самою рідиною і не впливом на рідину ззовні, а безпосередньо внутрішнім рухом самої дрібної частинки. Ця частинка за аналогією з піднаглядним рухом отримала назву «броуновская частинка».

Розвиток теорії, її послідовники

В подальшому відкриття Броуна підтвердили, розширили і конкретизували, грунтуючись на молекулярно-кінетичної теорії, А. Ейнштейн і М. Смолуховский. А французький фізик Перрен через двадцять років завдяки удосконаленню мікроскопів у процесі вивчення безладного руху броунівської частинки підтвердив існування власне молекул. Спостереження за броунівським рухом дозволило Перрену прорахувати кількість молекул в 1 моль будь-якого газу й вивести барометрическую формулу.

Відкриття руху броунівської частинки послужило доказом існування набагато більш дрібних, не видимих навіть у мікроскоп частинок – молекул рідини і будь-якої іншої речовини. Саме молекули своїм постійним рухом змушують переміщатися частинки пилку, сажі чи фарби.

Визначення та розмір

Якщо дивитися в мікроскоп на зважені у воді частинки туші, то можна помітити, що крупинки різного розміру ведуть себе по-різному. Щодо об’ємні частки, відчуваючи за певний відрізок часу однакову кількість поштовхів зі всіх сторін, не починають рухатися. А малі частинки за такий же часовий інтервал отримують односторонні нескомпенсовані удари, штовхають їх в сторону, і переміщаються.

Дивіться також:  Що таке поліном і чим він корисний

Який же розмір броунівської частинки, що піддається впливу молекул? Дослідним шляхом доведено, що в рух приходять цитоплазматичні зерна пилку розміром не більше 3 мікрометрів (мкм), або 10-6 метра, або 10-3 міліметра. Частки більшого розміру не стають учасниками виявленого Броуном постійного руху.

Отже, відповімо на запитання “що таке броуновская частинка”. Це дрібні зерна речовини розміром не більше 3 мкм, що перебувають у зваженому стані в рідині або газі, що здійснюють постійне хаотичне рух під впливом молекул того середовища, в якій вони знаходяться.

Молекулярно-кінетична теорія

Броунівський рух не припиняється, не сповільнюється в часі. Це пояснює концепція молекулярно-кінетичної теорії, що говорить про те, що молекули будь-якої речовини знаходяться в постійному тепловому русі. З підвищенням температури середовища швидкість руху молекул збільшується, відповідно прискорюється і броуновская частка, що зазнає ударів молекул.

Крім температури речовини, швидкість броунівського руху залежить також від в’язкості середовища та розміру зваженої частинки. Максимальної швидкості рух досягне в тому випадку, коли буде висока температура навколишнього частинки речовини, сама речовина не буде в’язким, а порошинки будуть найменшого розміру.

Молекули речовини, в якому знаходяться найдрібніші частинки, випадковим чином стикаючись, прикладають рівнодіючу силу (виробляють поштовх), що викликає зміну напрямку руху пилку. Але такі флуктуації дуже нетривалі в часі, і практично відразу напрямок прикладається сили змінюється, що призводить до зміни напряму руху.

Самим простим і наочним прикладом, що дозволяє зрозуміти, що таке броуновская частинка, є рух частинок пилу, видиме в косому сонячному промінні. У 99-55 рр. до н. е. римський поет Лукрецій абсолютно точно пояснив причину безладного руху у філософській поемі «Про природу речей».

Ось поглянь: всякий раз, коли сонячне світло проникає

У наші оселі і прорізає темряву своїми променями,

Безліч маленьких тіл в порожнечі, ти побачиш, мелькаючи,

Метушаться взад і вперед в променистому сяйві світла.

Можеш ти усвідомити собі, як невпинно

Першооснови речей в порожнечі неосяжної бентежаться.

Так про великі речі допомагають скласти понятье

Малі речі, намічаючи шляхи для їх постиженья.

Крім того, тому тобі треба звернути вниманье

На метушню в тілах, миготіли в сонячному світлі,

Що з неї ти пізнаєш матерії також руху,

Що в ній відбуваються таємно і приховано від погляду.

Бо побачиш ти там, як багато порошинок змінюють

Свій шлях від прихованих поштовхів і знову відлітають назад,

Вічно туди і сюди розбігаючись у всіх напрямках.

Задовго до появи сучасної збільшувальною техніки Лукрецій, спостерігаючи аналог побаченого Броуном руху, прийшов до висновку про існування найдрібніших частинок речовини. Броун підтвердив це, зробивши одне з найважливіших наукових відкриттів.

Дивіться також:  Що таке порошок: значення слова, різновиди