Jos sekoitat mustetta tai maalia veteen ja katsot sitten tätä vettä mikroskoopilla, näet pienimpien noki- tai maalihiukkasten nopean liikkeen eri suuntiin. Mikä saa tällaisen liikkeen?
Kuka löysi ja milloin
Vuonna 1827 englantilainen biologi Robert Brown havaitsi mikroskoopilla vesipisaran, joka sai vahingossa pienen määrän siitepölyä. Hän näki, että pienimmät siitepölyhiukkaset tanssivat ja liikkuivat kaoottisesti nesteessä. Joten tämän tiedemiehen mukaan nimetty Brownin liike löydettiin - pienimpien nesteeseen tai kaasuun liuenneiden hiukkasten liike. Havaittuaan kokoelmansa erityyppisiä siitepölyjä biologi liuotti jauhemaiset mineraalit veteen.
Tämän seurauksena Brown oli vakuuttunut siitä, että tällainen kaoottinen liike ei johtunut itse nesteestä eikä nesteen ulkoisista vaikutuksista, vaan suoraan pienimmän hiukkasen sisäisestä liikkeestä. Tätä hiukkasta, analogisesti havaitun liikkeen kanssa, kutsuttiin "Brownin hiukkaseksi".
Teorian kehitys, sen seuraajat
Myöhemmin A. Einstein ja M. Smoluchowski vahvistivat, laajensivat ja tarkensivat Brownin löydön molekyylikineettisen teorian perusteella. Ja ranskalainen fyysikko Perrin vahvisti 20 vuotta myöhemmin mikroskooppien parantamisen ansiosta Brownin hiukkasen satunnaista liikettä tutkiessaan, että varsinaiset molekyylit ovat olemassa. Brownin liikkeen havainnointi antoi Perrinille mahdollisuuden laskea molekyylien lukumäärän 1 moolissa mitä tahansa kaasua ja johtaa barometrisen kaavan.
Brownin hiukkasen liikkeen löytö toimi todisteena paljon pienempien hiukkasten olemassaolosta, joita ei edes näy mikroskoopilla - nesteen ja minkä tahansa muun aineen molekyylejä. Juuri molekyylit pakottavat jatkuvalla liikkeellään siitepöly-, noki- tai maalihiukkaset liikkumaan.
Määritelmä ja koko
Jos katsot veteen suspendoituneita ruhohiukkasia mikroskoopin läpi, huomaat, että erikokoiset jyvät käyttäytyvät eri tavalla. Suhteellisen suuret hiukkaset, jotka kokevat saman määrän iskuja kaikilta puolilta tietyn ajan kuluessa, eivät ala liikkua. Ja pienet hiukkaset saman ajanjakson aikana saavat yksipuolisia kompensoimattomia iskuja, jotka työntävät ne sivulle ja liikkuvat.
Mikä on molekyyleille altistetun Brownin hiukkasen koko? On empiirisesti todistettu, että sytoplasmiset siitepölyjyvät eivät ole suurempia kuin 3 mikrometriä (µm) tai 10-6 metriä tai 10-3millimetri. Suuremmista hiukkasista ei tule osallistujia Brownin löytämässä jatkuvassa liikkeessä.
Joten, vastataan kysymykseen "mikä on Brownin hiukkanen". Nämä ovat aineen pienimmät rakeet, joiden koko on enintään 3 mikronia ja jotka suspendoituvat nesteeseen tai kaasuun ja tekevät jatkuvaa kaoottista liikettä väliaineen molekyylien vaikutuksesta, jossa ne sijaitsevat.
Molekulaarinen kineettinen teoria
Brownian liike ei pysähdy, ei hidastu ajoissa. Tämä selittää molekyylikineettisen teorian käsitteen, jonka mukaan minkä tahansa aineen molekyylit ovat jatkuvassa lämpöliikkeessä. Väliaineen lämpötilan noustessa molekyylien liikkeen nopeus kasvaa, ja vastaavasti Brownin hiukkanen, joka on alttiina molekyylien vaikutuksille, myös kiihtyy.
Aineen lämpötilan lisäksi Brownin liikkeen nopeus riippuu myös väliaineen viskositeetista ja suspendoituneen hiukkasen koosta. Liike saavuttaa maksiminopeudensa, kun hiukkasta ympäröivän aineen lämpötila on korkea, itse aine ei ole viskoosi ja pölyhiukkaset ovat pienimmät.
Aineen molekyylit, joissa pienimmät hiukkaset sijaitsevat, sattumanvaraisesti törmäävät, kohdistavat resultanttivoiman (tuottavat työnnön) aiheuttaen muutoksen siitepölyn liikkeen suunnassa. Mutta tällaiset heilahtelut ovat ajallisesti hyvin lyhyitä, ja lähes välittömästi kohdistuvan voiman suunta muuttuu, mikä johtaa liikkeen suunnan muutokseen.
Yksinkertaisin ja selkein esimerkki, jonka avulla voit ymmärtää, mikä Brownin hiukkanen on, on pölyhiukkasten liike, joka näkyy vinossa auringonsäteessä. 99-55 vuoden aikana. eKr e. antiikin roomalainen runoilija Lucretius selitti täsmällisesti virheellisen liikkeen syyn filosofisessa runossa "Asioiden luonteesta".
Katso tästä: aina kun auringonvalo tulee läpi
Asuimme ja pimeys tunkeutuu säteillään, Paljon pieniä ruumiita tyhjiössä, näet, välkkyvän, Riihdyttää edestakaisin valon säteilevässä hehkussa.
Ymmärrätkö tästä kuinka väsymättä
Asioiden alku v altavassa tyhjyydessä on levoton.
Joten suurista asioista auttaa ymmärtämään
Pienet asiat, jotka hahmottelevat tietä niiden ymmärtämiselle.
Lisäksi, koska sinun on kiinnitettävä huomiota
Auringonvalossa välkkyvien ruumiiden myllerrykseen
Mitä sinä tiedät siitä aineesta ja liikkeestä, Mitä siinä tapahtuu salaa ja näkyviltä piilossa.
Sillä näet siellä kuinka monet pölyhiukkaset muuttuvat
Tie piiloutuneilta iskuilta ja lentää takaisin, Ikuisesti edestakaisin juoksemassa kaikkiin suuntiin.
Kauan ennen nykyaikaisen suurennustekniikan tuloa Lucretius, tarkkaillessaan Brownin näkemän liikkeen analogia, tuli siihen tulokseen, että aineen pienimmät hiukkaset ovat olemassa. Brown vahvisti tämän tekemällä yhden tärkeimmistä tieteellisistä löydöistä.
