Броунівський рух - студопедія

Тепловий рух в мікрогетерогенних системах отримало назву броунівського руху в честь англ. ботаніка Броуна, в 1827г. виявив його при спостереженні під мікроскопом водної суспензії квіткового пилку. Гуи і Екснер (1888 і 1900 р) припустили, що броунівський рух має молекулярно-кінетичну природу. Правильність цього припущення підтверджено теоретичними розрахунками Ейнштейна і Смолуховського і експериментальними роботами Перрена і Сведберга. Рух кол.частіц є наслідком безладних ударів, нонасімих їм молекулами середовища, що знаходяться в тепловому русі. Якщо частка досить мала, то число ударів з різних сторін неоднаково, частка отримує періодичні імпульси, що змушують її рухатися в різних напрямках по дуже складній траєкторії. При збільшенні розміру частки ймовірність компенсації ударів зростає, а інерція частки стає більше. Тому частинки розміром

5мкм і більш здійснюють коливальні рухи біля деякого центра ваги. Крім поступального руху малі частинки внаслідок ударів молекул середовища зазнають і обертальний броунівський рух.

Внаслідок хаотичного теплового руху молекул середовища і броунівський рух дисп. частинок має хаотичний характер. Напрямок руху кол.частіци за 1 секунду може змінюватися до 10 20 разів. Тому визначити істинний шлях частинки неможливо, але легко визначити середню відстань, на яке вона зміщується за одиницю часу при спостереженні за часткою в мікроскоп і реєструючи її положення в поле зору через рівні проміжки часу. У кол.сістеменевиравненной концентрації частки, що у броунівському русі виявляють помітне диффузионное переміщення. Для кількісних розрахунків беруть середнє квадратичне значення проекції зміщення частинки на вісь Х, паралельну обраним напрямом. де Di - окремі проекції зміщення частинки на вісь Х, n - число таких проекцій. Оскільки дифузія кол.частіц відбувається під дією броунівського руху, повинна існувати зв'язок між коефіцієнтом дифузії і. цей зв'язок була встановлена ​​в 1905р Ейнштейном і в 1906р Смолуховським

Теорія броунівського руху, створена Ейнштейном-Смолуховським, була піддана експериментальної перевірки. Сведберг досліджував золь колоїдного золота (d = 44 ммкм, 1ммк м = 10 -7 см). Він експериментально виміряв середнє зміщення за t і розрахував по ур-ю Ейнштейна-Смолуховського, отримавши подібні величини.

Інша перевірка проведена Перреном. Він використовував суспензію гуммигута (водонерозчинних смоли). Визначивши експериментальне, він рассітал по ур-ю Ейнштейна-Смолуховського число Авогадро N = 6,8 10 23 моль -1.

Після цього теорія броунівського руху була визнана. Ця теорія мала величезне значення для розвитку науки в цілому, а не тільки для розуміння природи дисперсних систем. Вона доводила реальність атомів і молекул, правильність молекулярно-кінетичної теорії. Особливо в той час, коли прихильники енергетичної школи (Оствальд і Мах) висловлювали сумнів у реальності атомів і молекул. Ці вчені застерігали від використання понять, за якими не криється об'єктивна реальність. Це була перша кол.теорія. Вона мала значення для розвитку физхимии, фізики, філософії, математики, матеріалістичних уявлень. Дослідження броунівського руху призвело до теорії флуктуацій.

Схожі статті