Ako pomiješate tintu ili boju u vodi, a zatim pogledate ovu vodu pod mikroskopom, možete vidjeti brzo kretanje najsitnijih čestica čađe ili boje u različitim smjerovima. Što izaziva takve pokrete?
Tko je otkrio i kada
Godine 1827. engleski biolog Robert Brown promatrao je kroz mikroskop kap vode koja je slučajno dobila malu količinu peludi. Vidio je da i najmanje čestice peludi plešu, kaotično se krećući u tekućini. Tako je otkriven Brownov pokret nazvan po ovom znanstveniku - kretanje najmanjih čestica otopljenih u tekućini ili plinu. Nakon što je promatrao različite vrste peludi u svojoj kolekciji, biolog je otopio minerale u prahu u vodi.
Kao rezultat toga, Brown je bio uvjeren da takvo kaotično kretanje nije uzrokovano samom tekućinom i ne vanjskim utjecajima na tekućinu, već izravno unutarnjim kretanjem najmanje čestice. Ova čestica, po analogiji s promatranim gibanjem, nazvana je "Brownova čestica".
Razvoj teorije, njezini sljedbenici
Kasnije su A. Einstein i M. Smoluchowski, na temelju molekularne kinetičke teorije, Brownovo otkriće potvrdili, proširili i precizirali. A francuski fizičar Perrin je dvadeset godina kasnije, zahvaljujući poboljšanju mikroskopa u procesu proučavanja slučajnog gibanja Brownove čestice, potvrdio postojanje pravih molekula. Promatranje Brownovog gibanja omogućilo je Perrinu da izračuna broj molekula u 1 molu bilo kojeg plina i izvede barometrijsku formulu.
Otkriće kretanja Brownove čestice poslužilo je kao dokaz postojanja mnogo manjih čestica, čak ni mikroskopom vidljivih - molekula tekućine i bilo koje druge tvari. Molekule su te koje svojim stalnim kretanjem tjeraju čestice peludi, čađe ili boje da se kreću.
Definicija i veličina
Ako pogledate čestice trupa suspendirane u vodi kroz mikroskop, primijetit ćete da se zrna različitih veličina ponašaju različito. Relativno voluminozne čestice, koje doživljavaju isti broj udaraca sa svih strana tijekom određenog vremenskog razdoblja, ne počinju se kretati. A male čestice u istom vremenskom intervalu primaju jednostrane nekompenzirane udare, guraju ih u stranu i kreću se.
Koja je veličina Brownove čestice izložene molekulama? Empirijski je dokazano da citoplazmatska peludna zrna nisu veća od 3 mikrometra (µm), ili 10-6 metara, ili 10-3milimetar. Veće čestice ne postaju sudionici stalnog kretanja koje je otkrio Brown.
Dakle, odgovorimo na pitanje "što je Brownova čestica". To su najmanja zrnca tvari veličine ne veće od 3 mikrona, koja su suspendirana u tekućini ili plinu, čineći stalno kaotično kretanje pod utjecajem molekula medija u kojem se nalaze.
Teorija molekularne kinetike
Brownovsko kretanje ne prestaje, ne usporava se u vremenu. To objašnjava koncept molekularne kinetičke teorije, koja kaže da su molekule bilo koje tvari u stalnom toplinskom gibanju. Povećanjem temperature medija povećava se i brzina kretanja molekula, pa se time ubrzava i Brownova čestica, koja je podvrgnuta molekularnim udarima.
Pored temperature materije, brzina Brownovog gibanja ovisi i o viskoznosti medija i veličini suspendirane čestice. Kretanje će postići svoju maksimalnu brzinu kada je temperatura tvari koja okružuje česticu visoka, sama tvar neće biti viskozna, a čestice prašine će biti najmanje.
Molekule tvari u kojima se nalaze najmanje čestice, nasumično se sudaraju, primjenjuju rezultantnu silu (proizvode pritisak), uzrokujući promjenu smjera kretanja peludi. Ali takve su fluktuacije vrlo kratke u vremenu i gotovo odmah se mijenja smjer primijenjene sile, što dovodi do promjene smjera kretanja.
Najjednostavniji i najjasniji primjer koji vam omogućuje da shvatite što je Brownova čestica je kretanje čestica prašine, vidljivo u kosoj sunčevoj zraki. U 99-55 god. PRIJE KRISTA e. starorimski pjesnik Lukrecije točno je objasnio uzrok nestalnog kretanja u filozofskoj pjesmi "O prirodi stvari".
Pogledajte ovdje: kad god sunčeva svjetlost prođe
U naše stanove i tama se probija svojim zrakama, Mnoga mala tijela u praznini, vidjet ćete, treperenje, Juri naprijed-nazad u blistavom sjaju svjetla.
Možete li iz ovoga shvatiti kako neumorno
Počeci stvari u ogromnoj praznini su nemirni.
Dakle o velikim stvarima pomozite razumjeti
Male stvari koje ocrtavaju put za njihovo razumijevanje.
Osim toga, jer morate obratiti pažnju
Previranju u tijelima koja trepere na sunčevoj svjetlosti
Što znaš iz toga o važnosti i kretanju, Što se u njemu događa tajno i skriveno od pogleda.
Tamo ćete vidjeti koliko se čestica prašine mijenja
Put od skrivenih šokova i ponovno let natrag, Zauvijek trčanje naprijed-natrag u svim smjerovima.
Davno prije pojave moderne tehnologije povećala, Lukrecije je, promatrajući analogno kretanje koje je vidio Brown, došao do zaključka da postoje najmanje čestice materije. Brown je to potvrdio dolaskom do jednog od najvažnijih znanstvenih otkrića.
