اگر جوهر یا رنگ را در آب مخلوط کنید و سپس زیر میکروسکوپ به این آب نگاه کنید، می توانید حرکت سریع کوچکترین ذرات دوده یا رنگ را در جهات مختلف مشاهده کنید. چه چیزی چنین حرکاتی را تحریک می کند؟
چه کسی و کی کشف کرد
در سال 1827، رابرت براون، زیست‌شناس انگلیسی، قطره‌ای آب را از طریق میکروسکوپ مشاهده کرد که به طور تصادفی مقدار کمی گرده در آن جمع‌آوری شد. او دید که کوچکترین ذرات گرده در حال رقصیدن هستند و به طور آشفته در مایع حرکت می کنند. بنابراین جنبش براونی به نام این دانشمند کشف شد - حرکت کوچکترین ذرات حل شده در مایع یا گاز. زیست شناس پس از مشاهده انواع گرده های موجود در مجموعه خود، مواد معدنی پودر شده را در آب حل کرد.
در نتیجه، براون متقاعد شد که چنین حرکت آشفته ای نه توسط خود مایع و نه توسط تأثیرات خارجی بر مایع، بلکه مستقیماً توسط حرکت داخلی کوچکترین ذره ایجاد می شود. این ذره، بر حسب قیاس با حرکت مشاهده شده، «ذره براونی» نامیده شد.
توسعه نظریه، پیروان آن
بعدها، کشف براون بر اساس نظریه جنبشی مولکولی توسط A. Einstein و M. Smoluchowski تایید، گسترش و مشخص شد. و پرین، فیزیکدان فرانسوی، بیست سال بعد، به لطف پیشرفت میکروسکوپ ها در فرآیند مطالعه حرکت تصادفی یک ذره براونی، وجود مولکول های مناسب را تأیید کرد. مشاهده حرکت براونی به پرین اجازه داد تا تعداد مولکولهای موجود در 1 مول از هر گاز را محاسبه کند و فرمول فشارسنجی را بدست آورد.
کشف حرکت یک ذره براونی دلیلی بر وجود ذرات بسیار کوچکتر است که حتی در میکروسکوپ قابل مشاهده نیستند - مولکولهای یک مایع و هر ماده دیگری. این مولکول‌ها هستند که با حرکت مداوم خود، ذرات گرده، دوده یا رنگ را مجبور به حرکت می‌کنند.
تعریف و اندازه
اگر از طریق میکروسکوپ به ذرات لاشه معلق در آب نگاه کنید، متوجه خواهید شد که دانه‌هایی با اندازه‌های مختلف رفتار متفاوتی دارند. ذرات نسبتاً حجیمی که در یک بازه زمانی معین از همه طرف ضربه های یکسانی را تجربه می کنند، شروع به حرکت نمی کنند. و ذرات کوچک برای یک بازه زمانی یک‌طرفه ضربه‌های جبران‌ناپذیری دریافت می‌کنند، آنها را به کنار می‌برند و حرکت می‌کنند.
اندازه یک ذره براونی در معرض مولکول ها چقدر است؟ به طور تجربی ثابت شده است که دانه های گرده سیتوپلاسمی بزرگتر از 3 میکرومتر (μm)، یا 10-6 متر، یا 10-3میلی متر ذرات بزرگتر در حرکت ثابت کشف شده توسط براون شرکت نمی کنند.
بنابراین، بیایید به این سؤال پاسخ دهیم "ذره براونی چیست". اینها کوچکترین دانه های یک ماده با اندازه بیش از 3 میکرون هستند که در یک مایع یا گاز معلق هستند و تحت تأثیر مولکول های محیطی که در آن قرار دارند حرکت آشفته ای مداوم انجام می دهند.
نظریه جنبشی مولکولی
حرکت براونی متوقف نمی شود، در زمان کند نمی شود. این مفهوم نظریه جنبشی مولکولی را توضیح می دهد که می گوید مولکول های هر ماده در حرکت حرارتی ثابت هستند. با افزایش دمای محیط، سرعت حرکت مولکول‌ها افزایش می‌یابد و بر همین اساس، ذره براونی که در معرض ضربه‌های مولکولی قرار می‌گیرد نیز شتاب می‌گیرد.
علاوه بر دمای ماده، سرعت حرکت براونی به ویسکوزیته محیط و اندازه ذره معلق نیز بستگی دارد. حرکت زمانی به حداکثر سرعت خود می رسد که دمای ماده اطراف ذره بالا باشد، خود ماده چسبناک نباشد و ذرات غبار کوچکترین باشند.
مولکولهای ماده‌ای که کوچکترین ذرات در آن قرار دارند، به‌طور تصادفی با هم برخورد می‌کنند، نیروی حاصل را اعمال می‌کنند (یک فشار ایجاد می‌کنند) و باعث تغییر جهت حرکت گرده می‌شوند. اما چنین نوساناتی از نظر زمانی بسیار کوتاه هستند و تقریباً بلافاصله جهت نیروی اعمال شده تغییر می کند که منجر به تغییر جهت حرکت می شود.
ساده ترین و واضح ترین مثالی که به شما امکان می دهد بفهمید ذره براونی چیست، حرکت ذرات غبار است که در یک پرتو مایل خورشید قابل مشاهده است. در سال های 99-55. قبل از میلاد مسیح ه. لوکرتیوس، شاعر رومی باستان، در شعر فلسفی «درباره ماهیت اشیاء» علت حرکت نامنظم را به درستی توضیح داد.
اینجا را نگاه کنید: هر زمان که نور خورشید از راه رسید
به سکونتگاه‌های ما می‌روید و تاریکی با پرتوهایش می‌گذرد،
بسیاری از اجسام کوچک در فضای خالی، سوسو می زنند،
عجله به جلو و عقب در تابش درخشان نور.
آیا می توانید از اینجا بفهمید که چقدر خستگی ناپذیر است
آغاز همه چیز در پوچی وسیع بی قرار است.
بنابراین درباره چیزهای بزرگ به درک
کمک کنید
چیزهای کوچک، مسیری را برای درک آنها مشخص می کند.
علاوه بر این، زیرا باید توجه کنید
به آشفتگی در بدنهایی که در نور خورشید سوسو می زنند
از ماده و حرکت آن چه می دانید،
آنچه در آن مخفیانه و پنهان از دید اتفاق می افتد.
چرا که در آنجا خواهید دید که چند ذره غبار تغییر می کند
راه از شوک های پنهان و پرواز دوباره،
برای همیشه رفت و برگشت در همه جهات دویدن.
مدتها قبل از ظهور فناوری بزرگنمایی مدرن، لوکرتیوس، با مشاهده مشابهی از حرکت که توسط براون مشاهده شد، به این نتیجه رسید که کوچکترین ذرات ماده وجود دارند. براون با انجام یکی از مهمترین اکتشافات علمی این موضوع را تایید کرد.
