Pokud smícháte inkoust nebo barvu ve vodě a poté se na tuto vodu podíváte pod mikroskopem, můžete vidět rychlý pohyb nejmenších částeček sazí nebo barvy v různých směrech. Co vyvolává takové pohyby?
Kdo objevil a kdy
V roce 1827 pozoroval anglický biolog Robert Brown mikroskopem kapku vody, do které se náhodou dostalo malé množství pylu. Viděl, že nejmenší částečky pylu tančí a chaoticky se pohybují v kapalině. Byl tedy objeven Brownův pohyb pojmenovaný po tomto vědci – pohyb nejmenších částic rozpuštěných v kapalině nebo plynu. Po pozorování různých typů pylu ve své sbírce biolog rozpustil práškové minerály ve vodě.
V důsledku toho byl Brown přesvědčen, že takový chaotický pohyb není způsoben kapalinou samotnou a ne vnějšími vlivy na kapalinu, ale přímo vnitřním pohybem nejmenší částice. Tato částice, analogicky s pozorovaným pohybem, byla nazývána „Brownova částice“.
Rozvoj teorie, její následovníci
Později Brownův objev potvrdili, rozšířili a specifikovali na základě molekulární kinetické teorie A. Einstein a M. Smoluchowski. A francouzský fyzik Perrin o dvacet let později, díky zdokonalení mikroskopů v procesu studia náhodného pohybu Brownovy částice, potvrdil existenci vlastních molekul. Pozorování Brownova pohybu umožnilo Perrinovi vypočítat počet molekul v 1 molu jakéhokoli plynu a odvodit barometrický vzorec.
Objev pohybu Brownovy částice posloužil jako důkaz existence mnohem menších částic, které nejsou ani viditelné v mikroskopu - molekul kapaliny a jakékoli jiné látky. Jsou to molekuly, které svým neustálým pohybem nutí částice pylu, sazí nebo barvy k pohybu.
Definice a velikost
Pokud se podíváte na částice zdechliny suspendované ve vodě mikroskopem, všimnete si, že zrna různých velikostí se chovají odlišně. Relativně objemné částice, které za určitou dobu zažívají stejný počet otřesů ze všech stran, se nezačnou pohybovat. A malé částice ve stejném časovém intervalu dostávají jednostranné nekompenzované nárazy, tlačí je do strany a pohybují se.
Jaká je velikost Brownovy částice vystavené molekulám? Empiricky bylo prokázáno, že cytoplazmatická pylová zrna nejsou větší než 3 mikrometry (µm) nebo 10-6 metrů nebo 10-3milimetr. Větší částice se nestávají účastníky neustálého pohybu objeveného Brownem.
Pojďme tedy odpovědět na otázku „co je to Brownova částice“. Jedná se o nejmenší zrna látky o velikosti maximálně 3 mikrony, která jsou suspendována v kapalině nebo plynu a neustále se chaoticky pohybují pod vlivem molekul prostředí, ve kterém se nacházejí.
Molekulární kinetická teorie
Brownův pohyb se nezastavuje, nezpomaluje se v čase. To vysvětluje koncept molekulární kinetické teorie, která říká, že molekuly jakékoli látky jsou v neustálém tepelném pohybu. Se zvyšující se teplotou média se zvyšuje rychlost pohybu molekul a v souladu s tím se také zrychluje Brownova částice, která je vystavena molekulárním dopadům.
Kromě teploty hmoty závisí rychlost Brownova pohybu také na viskozitě média a velikosti suspendované částice. Pohyb dosáhne své maximální rychlosti, když je teplota látky obklopující částici vysoká, látka samotná nebude viskózní a prachové částice budou nejmenší.
Molekuly látky, ve které jsou umístěny nejmenší částice, náhodně se srážející, působí výslednou silou (vyvolávají tlak), což způsobuje změnu směru pohybu pylu. Ale takové výkyvy jsou velmi krátké v čase a téměř okamžitě se změní směr působící síly, což vede ke změně směru pohybu.
Nejjednodušším a nejjasnějším příkladem, který vám umožní pochopit, co je Brownova částice, je pohyb prachových částic, viditelný v šikmém slunečním paprsku. V 99-55 letech. před naším letopočtem E. starověký římský básník Lucretius přesně vysvětlil příčinu nevyzpytatelného pohybu ve filozofické básni „O povaze věcí.“
Podívejte se sem: kdykoli projde sluneční světlo
Do našich příbytků a temnota se prodírá svými paprsky, Mnoho malých těl v prázdnotě, uvidíte, bliká, Spěchá tam a zpět v zářivé záři světla.
Dokážete z toho pochopit, jak neúnavně
Začátek věcí v obrovské prázdnotě je neklidný.
Takže skvělé věci pomozte pochopit
Malé věci, které nastiňují cestu k jejich pochopení.
Kromě toho, protože musíte věnovat pozornost
Do zmatku v tělech blikajících ve slunečním světle
Co z toho poznáte hmota a pohyb, Co se v něm tajně a skrytě děje.
Protože tam uvidíte, kolik prachových částic se změní
Cesta od skrytých otřesů a let zpět, Vždy běží tam a zpět všemi směry.
Dlouho před příchodem moderních zvětšovacích technologií, Lucretius, když pozoroval analog pohybu, který viděl Brown, dospěl k závěru, že existují nejmenší částice hmoty. Brown to potvrdil tím, že učinil jeden z nejdůležitějších vědeckých objevů.
