Jika anda mencampurkan dakwat atau mengecat dalam air, dan kemudian melihat air ini di bawah mikroskop, anda boleh melihat pergerakan pantas zarah terkecil jelaga atau cat dalam arah yang berbeza. Apakah yang mencetuskan pergerakan sedemikian?
Siapa yang menemui dan bila
Pada tahun 1827, ahli biologi Inggeris Robert Brown memerhati melalui mikroskop setitik air, yang secara tidak sengaja mendapat sedikit debunga. Dia melihat zarah terkecil debunga sedang menari, bergerak kelam kabut dalam cecair. Jadi gerakan Brownian yang dinamakan sempena ahli sains ini ditemui - pergerakan zarah terkecil yang dilarutkan dalam cecair atau gas. Selepas memerhati pelbagai jenis debunga dalam koleksinya, ahli biologi itu melarutkan mineral serbuk dalam air.
Akibatnya, Brown yakin bahawa pergerakan huru-hara itu bukan disebabkan oleh cecair itu sendiri dan bukan oleh pengaruh luaran pada cecair, tetapi secara langsung oleh pergerakan dalaman zarah terkecil. Zarah ini, dengan analogi dengan gerakan yang diperhatikan, dipanggil "zarah Brownian".
Perkembangan teori, pengikutnya
Kemudian, penemuan Brown telah disahkan, dikembangkan dan ditentukan, berdasarkan teori kinetik molekul, oleh A. Einstein dan M. Smoluchowski. Dan ahli fizik Perancis Perrin, dua puluh tahun kemudian, terima kasih kepada penambahbaikan mikroskop dalam proses mengkaji gerakan rawak zarah Brown, mengesahkan kewujudan molekul yang betul. Pemerhatian terhadap gerakan Brown membolehkan Perrin mengira bilangan molekul dalam 1 mol sebarang gas dan memperoleh formula barometrik.
Penemuan pergerakan zarah Brown berfungsi sebagai bukti kewujudan zarah yang lebih kecil, bahkan tidak dapat dilihat dalam mikroskop - molekul cecair dan sebarang bahan lain. Molekul inilah yang, dengan pergerakan berterusannya, memaksa zarah debunga, jelaga atau cat untuk bergerak.
Definisi dan saiz
Jika anda melihat zarah karkas yang terampai dalam air melalui mikroskop, anda akan melihat bahawa butir-butir yang berlainan saiz berkelakuan secara berbeza. Zarah yang agak besar, mengalami bilangan kejutan yang sama dari semua pihak dalam tempoh masa tertentu, tidak mula bergerak. Dan zarah-zarah kecil untuk selang masa yang sama menerima hentaman unilateral tanpa pampasan, menolaknya ke tepi dan bergerak.
Berapakah saiz zarah Brown yang terdedah kepada molekul? Telah terbukti secara empirik bahawa butir debunga sitoplasma tidak lebih besar daripada 3 mikrometer (µm), atau 10-6 meter, atau 10-3milimeter. Zarah yang lebih besar tidak menjadi peserta dalam pergerakan berterusan yang ditemui oleh Brown.
Jadi, mari kita jawab soalan "apa itu zarah Brown". Ini adalah butiran terkecil bahan dengan saiz tidak lebih daripada 3 mikron, yang terampai dalam cecair atau gas, menjadikan pergerakan kekal huru-hara di bawah pengaruh molekul medium di mana ia berada.
Teori Kinetik Molekul
Gerakan coklat tidak berhenti, tidak melambatkan masa. Ini menerangkan konsep teori kinetik molekul, yang mengatakan bahawa molekul mana-mana bahan berada dalam gerakan haba yang berterusan. Dengan peningkatan suhu medium, kelajuan pergerakan molekul meningkat, dan oleh itu, zarah Brownian, yang tertakluk kepada kesan molekul, juga memecut.
Selain suhu jirim, kelajuan gerakan Brown juga bergantung pada kelikatan medium dan saiz zarah terampai. Pergerakan akan mencapai kelajuan maksimum apabila suhu bahan yang mengelilingi zarah itu tinggi, bahan itu sendiri tidak akan likat dan zarah habuk akan menjadi yang terkecil.
Molekul bahan di mana zarah terkecil terletak, berlanggar secara rawak, mengenakan daya paduan (menghasilkan tolakan), menyebabkan perubahan arah pergerakan debunga. Tetapi turun naik sedemikian adalah sangat singkat dalam masa, dan hampir serta-merta arah daya yang dikenakan berubah, yang membawa kepada perubahan dalam arah pergerakan.
Contoh paling mudah dan paling jelas yang membolehkan anda memahami apa itu zarah Brown ialah pergerakan zarah debu, yang boleh dilihat dalam pancaran matahari serong. Dalam 99-55 tahun. SM e. penyair Rom purba Lucretius dengan tepat menjelaskan punca pergerakan yang tidak menentu dalam puisi falsafah "On the Nature of Things."
Lihat di sini: setiap kali cahaya matahari masuk
Ke dalam kediaman kita dan kegelapan menembusi dengan sinarnya, Banyak badan kecil dalam kekosongan, anda akan lihat, berkelip-kelip, Bergegas ke sana ke mari dalam pancaran cahaya yang bercahaya.
Bolehkah anda memahami daripada ini betapa tanpa jemu
Permulaan perkara dalam kekosongan yang luas adalah resah.
Jadi tentang perkara yang hebat membantu untuk memahami
Perkara kecil, menggariskan jalan untuk pemahaman mereka.
Selain itu, kerana anda perlu memberi perhatian
Kepada pergolakan badan yang berkelip-kelip di bawah cahaya matahari
Apa yang anda tahu daripada perkara dan pergerakan, Apa yang berlaku di dalamnya secara rahsia dan tersembunyi daripada pandangan.
Anda akan melihat di sana berapa banyak zarah habuk yang berubah
Jalan dari kejutan tersembunyi dan terbang kembali semula, Selamanya berulang-alik berlari ke semua arah.
Lama sebelum kemunculan teknologi pembesar moden, Lucretius, memerhati analogi pergerakan yang dilihat oleh Brown, membuat kesimpulan bahawa zarah terkecil jirim wujud. Brown mengesahkan perkara ini dengan membuat salah satu penemuan saintifik yang paling penting.
