
Броуновское движение – беспорядочное движение мельчайших видимых частиц вещества, находящихся в жидкости во взвешенном состоянии. Модель демонстрирует движение броуновской частицы. Отмечая положение частицы через некоторый промежуток времени можно получать типичные «траектории» броуновской частицы.
Броуновское движение объясняется молекулярно-кинетической теорией. Давление газа (или жидкости) на ограничивающую его поверхность происходит из-за ударов движущихся молекул газа. Увеличение давления с возрастанием плотности газа объясняется большим количеством молекул в более плотном газе. Увеличение давления с повышением температуры газа объясняется увеличением скоростей движущихся молекул. В обоих случаях имеет место увеличение числа ударов молекул о стенки сосуда или о поверхность тела. Это приводит к тому, что маленькие частицы в жидкости (или газе) беспорядочно движутся, что хорошо видно, если использовать микроскоп с достаточно большим увеличением. Рис. 1. а) Броуновская частица за время t= 15 с переместилась из точки A в точку B. Её последовательные положения фиксировались через каждые Δt = 0,5 с. Они обозначены чёрными кружками и соединены красными отрезками. Красная ломаная линия не является траекторией броуновской частицы, её реальное движение более плавно. Каждый отрезок лишь обозначают перемещение частицы за 0,5 с. Синие отрезки соединяют положения частицы через каждые Δ t=1,5 с. б) Те же красная и синяя ломаные показаны отдельно. Практически они не отличаются друг от друга, это случайное, хаотическое движение. Шотландский ботаник Р. Броун (1773--1858), наблюдая в 1827 г. под микроскопом взвесь цветочной пыльцы в воде, заметил, что частицы пыльцы быстро и беспорядочно двигались, вращаясь и перемещаясь. Впоследствии оказалось, что подобное сложное хаотичное движение характерно для любых частиц малых размеров (\approx 1 мкм), взвешенных в газе или жидкости, что всегда хорошо видно под микроскопом с достаточно большим увеличением. Причина броуновского движения долго оставалась неясной. Лишь через несколько десятилетий этому эффекту было дано объяснение: броуновское движение взвешенных частиц вызывается ударами молекул среды, в которой частицы взвешены. Молекулы имеют различные скорости и сталкиваются с поверхностью броуновской частицы под разными углами, ударяют частицу с разных сторон, число столкновений и силы, действующие на частицу, случайным образом изменяются. Поэтому частица совершает беспорядочное движение. Таким образом, броуновское движение подтверждает представления молекулярно-кинетической теории о хаотическом тепловом движении атомов и молекул. Итак, броуновское движение - беспорядочное движение мельчайших видимых частиц вещества, находящихся в жидкости во взвешенном состоянии и нерастворимых в ней. Это движение происходит под действием беспорядочных ударов молекул жидкости, находящихся в постоянном хаотическом движении. В каждый момент времени воздействие молекул на частицу зависит от преобладающих направлений ударов молекул жидкости. Эксперименты с броуновским движением позволяют убедиться в справедливости основных положений молекулярно-кинетической теории. Для этого требуется извлечь скрытые закономерности броуновского движения, связывающие массу броуновской частицы m, температуру жидкости T, зависимость среднего перемещения |Δ r| за время Δ t, среднюю кинетическую энергию броуновской частицы. Скорость движения частиц возрастает с уменьшением их размеров. Она растет также с увеличением температуры жидкости, так как при этом увеличивается кинетическая энергия молекул жидкости, определяющая силу ударов. Модель демонстрирует столкновения броуновской частицы с молекулами жидкости. Можно отмечать положение частицы через каждый промежуток времени Δ t и получать ломаные линии, показывающие последовательные перемещения броуновской частицы.





