Fenomene fizice de mișcare browniană

Descoperirea

Browniană mișcare - o mișcare continuă, constantă aleatoare suspendate într-un fluid (sau gaz) particule. Utilizarea este acum numele fenomenului este numit după descoperitorul ei - botanistul britanic Robert Brown. În 1827 a fost efectuat un experiment, în urma căruia a fost detectată mișcarea browniană. De asemenea, omul de știință a subliniat că particulele se mișcă, nu numai asupra mediului, dar, de asemenea, să se rotească în jurul axei sale. Pentru că în timp ce teoria moleculară a structurii materiei nu a fost încă stabilită, analiza pe deplin procesul Browne nu a putut.

idei moderne

În prezent se crede că mișcarea browniană este cauzată de o coliziune de particule în suspensie ale unei molecule de lichid sau de gaz cu substanțe care le înconjoară. Acestea din urmă sunt în mișcare constantă, numită termică. Acestea provoacă, de asemenea, de mișcare aleatoare a particulelor care alcătuiesc orice substanță. Este important de remarcat că acest fenomen se datorează celelalte două: descriem mișcarea browniană și difuzie (de penetrare a particulelor de o substanță în alta). Aceste procese ar trebui să fie luate în considerare împreună, așa cum explică reciproc. Astfel, din cauza coliziuni cu moleculele din jur, particulele suspendate în mediu sunt în mișcare continuă, care este de asemenea aleatoare. Intamplarea este exprimată în inconstanta ca direcția și viteza.

Din punct de vedere al termodinamicii

Este cunoscut faptul că la temperaturi mai mari viteza mișcării browniene este de asemenea crescută. Această dependență poate fi ușor explicată prin ecuația pentru descrierea energiei cinetică medie a particulelor în mișcare: E = mv 2 = 3kT / 2, unde m - masa particulelor, v - a vitezei particulei, k - constanta Boltzmann, iar T - temperatura exterioară. Așa cum am văzut, pătratul vitezei particulelor de mișcare suspendate este direct proporțională cu temperatura, prin urmare, crește viteza cu temperatura exterioară. Rețineți că principiul de bază pe care se face ecuație, este egală cu energia cinetică medie a particulelor în mișcare energia cinetică a particulelor care formează mediul (adică lichid sau gaz, în care este suspendat). Această teorie a fost formulată de A. Einstein și M. Smoluchowski aproximativ în același timp, în mod independent unul față de celălalt.

mișcare browniană a particulelor

Suspendat în particulele de lichid sau de gaz de-a lungul a muta un traseu în zig-zag, treptat, se deplasează departe de originea mișcării. Din nou, Einstein și Smoluchowski ajuns la concluzia că pentru studierea mișcării de particule browniene importanță primară nu este distanța reală parcursă sau viteza, iar media offset-ul într-un anumit interval de timp. Einstein a propus ecuația după cum urmează: r 2 = 6kTBt. În această formulă, r - particule în suspensie deplasare medie, B - motilitatea acestuia (această valoare este, la rândul său, este invers proporțională cu vâscozitatea dimensiunea medie a particulelor și a), t - timp. Prin urmare, viteza particulelor de mișcare suspendate este mai mare, cu atât mai mică viscozitatea mediului. Valabilitatea ecuației a fost demonstrată experimental de fizicianul francez Jean Perrin.