Dacă amestecați cerneală sau vopsea în apă și apoi priviți această apă la microscop, puteți vedea mișcarea rapidă a celor mai mici particule de funingine sau vopsea în direcții diferite. Ce provoacă astfel de mișcări?
Cine a descoperit și când
În 1827, biologul englez Robert Brown a observat la microscop o picătură de apă, care a primit accidental o cantitate mică de polen. A văzut că cele mai mici particule de polen dansau, mișcându-se haotic în lichid. Așa că a fost descoperită mișcarea browniană numită după acest om de știință - mișcarea celor mai mici particule dizolvate într-un lichid sau gaz. După ce a observat diferitele tipuri de polen din colecția sa, biologul a dizolvat mineralele sub formă de pulbere în apă.
Ca urmare, Brown a fost convins că o astfel de mișcare haotică a fost cauzată nu de lichidul în sine și nu de influențele externe asupra lichidului, ci direct de mișcarea internă a celei mai mici particule. Această particulă, prin analogie cu mișcarea observată, a fost numită „particulă browniană”.
Dezvoltarea teoriei, adepții ei
Mai târziu, descoperirea lui Brown a fost confirmată, extinsă și specificată, pe baza teoriei cinetice moleculare, de A. Einstein și M. Smoluchowski. Și fizicianul francez Perrin, douăzeci de ani mai târziu, datorită îmbunătățirii microscoapelor în procesul de studiere a mișcării aleatorii a unei particule browniene, a confirmat existența moleculelor propriu-zise. Observarea mișcării browniene ia permis lui Perrin să calculeze numărul de molecule dintr-un mol de orice gaz și să obțină formula barometrică.
Descoperirea mișcării unei particule browniene a servit drept dovadă a existenței unor particule mult mai mici, nici măcar vizibile la microscop - molecule dintr-un lichid și orice altă substanță. Moleculele sunt cele care, cu mișcarea lor constantă, forțează particulele de polen, funingine sau vopsea să se miște.
Definiție și dimensiune
Dacă te uiți la particulele de carcasă suspendate în apă printr-un microscop, vei observa că boabele de diferite dimensiuni se comportă diferit. Particulele relativ voluminoase, care suferă același număr de șocuri din toate părțile într-o anumită perioadă de timp, nu încep să se miște. Și particulele mici pentru același interval de timp primesc impacturi unilaterale necompensate, împingându-le în lateral și se mișcă.
Care este dimensiunea unei particule browniene expuse la molecule? S-a dovedit empiric că boabele de polen citoplasmatice nu mai mari de 3 micrometri (µm) sau 10-6 metri sau 10-3milimetru. Particulele mai mari nu devin participanți la mișcarea constantă descoperită de Brown.
Deci, să răspundem la întrebarea „ce este o particulă browniană”. Acestea sunt cele mai mici granule ale unei substanțe cu dimensiunea de cel mult 3 microni, care sunt suspendate într-un lichid sau gaz, făcând o mișcare haotică constantă sub influența moleculelor mediului în care se află.
Teoria cinetică moleculară
Mișcarea browniană nu se oprește, nu încetinește în timp. Astfel se explică conceptul de teorie cinetică moleculară, care spune că moleculele oricărei substanțe sunt în mișcare termică constantă. Odată cu creșterea temperaturii mediului, viteza de mișcare a moleculelor crește și, în consecință, particula browniană, care este supusă impactului molecular, accelerează și ea.
Pe lângă temperatura materiei, viteza mișcării browniene depinde și de vâscozitatea mediului și de dimensiunea particulei în suspensie. Mișcarea va atinge viteza maximă atunci când temperatura substanței din jurul particulei este ridicată, substanța în sine nu va fi vâscoasă, iar particulele de praf vor fi cele mai mici.
Moleculele unei substanțe în care se află cele mai mici particule, ciocnind aleatoriu, aplică o forță rezultantă (produc o împingere), provocând o schimbare a direcției de mișcare a polenului. Dar astfel de fluctuații sunt foarte scurte în timp și aproape imediat direcția forței aplicate se schimbă, ceea ce duce la o schimbare a direcției de mișcare.
Cel mai simplu și mai clar exemplu care vă permite să înțelegeți ce este o particulă browniană este mișcarea particulelor de praf, vizibile într-o rază de soare oblică. În 99-55 de ani. î. Hr e. poetul roman antic Lucretius a explicat cu acuratețe cauza mișcării neregulate în poemul filozofic „Despre natura lucrurilor”.
Uită-te aici: ori de câte ori trece lumina soarelui
În locuințele noastre și întunericul străbate cu razele sale, Multe corpuri mici în gol, vei vedea, pâlpâind, Rupind înainte și înapoi într-o strălucire strălucitoare de lumină.
Poți înțelege din asta cât de neobosit
Începutul lucrurilor în vastul gol sunt agitați.
Deci despre lucruri grozave ajută la înțelegerea
Lucruri mici, conturând calea pentru înțelegerea lor.
În plus, pentru că trebuie să fii atent
La tulburarea din corpurile care pâlpâie în lumina soarelui
Ce știi despre importanță și mișcare, Ce se întâmplă în ea în secret și ascuns vederii.
Pentru că vei vedea acolo câte particule de praf se schimbă
Drumul de la șocuri ascunse și zboară înapoi, Alergând mereu înainte și înapoi în toate direcțiile.
Cu mult înainte de apariția tehnologiei moderne de mărire, Lucretius, observând un analog al mișcării văzute de Brown, a ajuns la concluzia că există cele mai mici particule de materie. Brown a confirmat acest lucru făcând una dintre cele mai importante descoperiri științifice.
