Ak zmiešate atrament alebo farbu vo vode a potom sa na túto vodu pozriete pod mikroskopom, môžete vidieť rýchly pohyb najmenších častíc sadzí alebo farby v rôznych smeroch. Čo vyvoláva takéto pohyby?
Kto objavil a kedy
V roku 1827 anglický biológ Robert Brown pozoroval mikroskopom kvapku vody, do ktorej sa náhodou dostalo malé množstvo peľu. Videl, že najmenšie čiastočky peľu tancujú a chaoticky sa pohybujú v kvapaline. Takže bol objavený Brownov pohyb pomenovaný po tomto vedcovi - pohyb najmenších častíc rozpustených v kvapaline alebo plyne. Po pozorovaní rôznych druhov peľu vo svojej zbierke biológ rozpustil práškové minerály vo vode.
V dôsledku toho bol Brown presvedčený, že takýto chaotický pohyb nespôsobuje samotná kvapalina a nie vonkajšie vplyvy na kvapalinu, ale priamo vnútorný pohyb najmenšej častice. Táto častica, analogicky s pozorovaným pohybom, bola nazvaná „Brownova častica“.
Rozvoj teórie, jej nasledovníci
Neskôr Brownov objav potvrdili, rozšírili a špecifikovali na základe molekulárnej kinetickej teórie A. Einstein a M. Smoluchowski. A francúzsky fyzik Perrin o dvadsať rokov neskôr, vďaka zdokonaleniu mikroskopov v procese štúdia náhodného pohybu Brownovej častice, potvrdil existenciu vlastných molekúl. Pozorovanie Brownovho pohybu umožnilo Perrinovi vypočítať počet molekúl v 1 móle akéhokoľvek plynu a odvodiť barometrický vzorec.
Objav pohybu Brownovej častice slúžil ako dôkaz existencie oveľa menších častíc, ktoré nie sú viditeľné ani v mikroskope - molekúl kvapaliny a akejkoľvek inej látky. Sú to molekuly, ktoré svojim neustálym pohybom nútia častice peľu, sadzí alebo farby k pohybu.
Definícia a veľkosť
Ak sa pozriete na častice jatočných tiel suspendované vo vode cez mikroskop, všimnete si, že zrná rôznych veľkostí sa správajú odlišne. Relatívne objemné častice, ktoré počas určitého časového obdobia zažívajú rovnaký počet otrasov zo všetkých strán, sa nezačnú pohybovať. A malé častice za rovnaký časový interval dostávajú jednostranné nekompenzované nárazy, ktoré ich tlačia do strany a pohybujú sa.
Aká je veľkosť Brownovej častice vystavenej molekulám? Empiricky bolo dokázané, že cytoplazmatické peľové zrná nie väčšie ako 3 mikrometre (µm) alebo 10-6 metrov alebo 10-3milimeter. Väčšie častice sa nestávajú účastníkmi neustáleho pohybu objaveného Brownom.
Poďme teda odpovedať na otázku „čo je to Brownova častica“. Ide o najmenšie zrná látky s veľkosťou nie väčšou ako 3 mikróny, ktoré sú suspendované v kvapaline alebo plyne a neustále sa chaoticky pohybujú pod vplyvom molekúl média, v ktorom sa nachádzajú.
Molekulárna kinetická teória
Brownov pohyb sa nezastaví, nespomalí sa v čase. To vysvetľuje koncept molekulárnej kinetickej teórie, ktorá hovorí, že molekuly akejkoľvek látky sú v neustálom tepelnom pohybe. So zvyšujúcou sa teplotou média sa zvyšuje rýchlosť pohybu molekúl, a preto sa zrýchľuje aj Brownova častica, ktorá je vystavená molekulárnym nárazom.
Okrem teploty hmoty závisí rýchlosť Brownovho pohybu aj od viskozity média a veľkosti suspendovaných častíc. Pohyb dosiahne maximálnu rýchlosť, keď bude teplota látky obklopujúcej časticu vysoká, samotná látka nebude viskózna a prachové častice budú najmenšie.
Molekuly látky, v ktorej sa nachádzajú najmenšie častice, ktoré sa náhodne zrážajú, aplikujú výslednú silu (vytvárajú tlak), čo spôsobuje zmenu smeru pohybu peľu. Takéto výkyvy sú však časovo veľmi krátke a takmer okamžite sa zmení smer aplikovanej sily, čo vedie k zmene smeru pohybu.
Najjednoduchším a najjasnejším príkladom, ktorý vám umožní pochopiť, čo je Brownova častica, je pohyb prachových častíc viditeľný v šikmom slnečnom lúči. V 99-55 rokoch. pred Kr e. starorímsky básnik Lucretius presne vysvetlil príčinu nestáleho pohybu vo filozofickej básni „O povahe vecí.“
Pozrite sa sem: kedykoľvek cez ňu prenikne slnečné svetlo
Do našich príbytkov a tma sa prediera svojimi lúčmi, Mnoho malých tiel v prázdnote, uvidíte blikajúce, Ponáhľanie sa tam a späť v žiarivej žiare svetla.
Viete z toho pochopiť, ako neúnavne
Začiatok vecí v obrovskej prázdnote je nepokojný.
Takže skvelé veci pomáhajú pochopiť
Malé veci, ktoré načrtávajú cestu ich pochopenia.
Okrem toho, pretože musíte venovať pozornosť
Do nepokoja v telách blikajúcich v slnečnom svetle
Čo z toho poznáte hmota a pohyb, Čo sa v ňom tajne a skryté pred zrakom deje.
Uvidíte tam, koľko prachových častíc sa zmení
Cesta od skrytých otrasov a let späť, Navždy tam a späť behať všetkými smermi.
Dávno pred príchodom modernej zväčšovacej technológie Lucretius, ktorý pozoroval analógiu pohybu, ktorú videl Brown, dospel k záveru, že existujú najmenšie častice hmoty. Brown to potvrdil jedným z najdôležitejších vedeckých objavov.
