Brownian-Bewegung - in der Naturwissenschaft, die wahllose Bewegung von mikroskopischem, sichtbaren, sichtbaren, in flüssigen (oder Gas) -Partikeln (braunen Partikeln) einer festen Substanz (Staub, Getreidekörner, Partikel pollenpflanzen und so weiter) verursacht durch die thermische Bewegung von Partikeln von Flüssigkeit (oder Gas). Mischen Sie nicht die Konzepte der "Brownian Movement" und "Wärmebewegung": Die Brownian-Bewegung ist eine Folge und Beweise für die Existenz der thermischen Bewegung.

Essenz eines Phänomens

Die Brownian-Bewegung tritt aufgrund der Tatsache auf, dass alle Flüssigkeiten und Gase aus Atomen oder Molekülen bestehen - die kleinsten Partikel, die sich in einer konstanten chaotischen thermischen Bewegung befinden, und somit das braune Teilchen kontinuierlich von verschiedenen Seiten ständig gedrückt. Es wurde festgestellt, dass große Partikel mit mehr als 5 Mikrometern in der braunen Bewegung praktisch nicht an der Brownian-Bewegung teilnehmen (sie sind fest oder samen), kleinere Partikel (weniger als 3Mkm) bewegen sich progressiv auf sehr komplexen Flugbahnen oder drehen. Wenn ein großer Körper am Mittwoch eingetaucht wird, werden die Schocks, die in riesigen Zahlen auftreten, gemittelt und bilden einen konstanten Druck. Wenn ein großer Körper von einem Medium von allen Seiten umgeben ist, dann ist der Druck praktisch ausbalanciert, nur die Hubkraft der Archimedes bleibt - ein solcher Körper knallt sich nahtlos auf oder sinkt. Wenn der Körper klein ist, als das Brownian-Partikel, dann werden die Schwankungen des Drucks auffällig, wodurch eine auffällige versehentlich veränderte Kraft, die zu Partikelschwingungen führt. Brownian-Partikel werden normalerweise nicht ertrunken und nicht auftauchen, befinden sich jedoch in einem gewichteten Zustand.

Eröffnung der braunen Bewegung

Dieses Phänomen ist 1827 von R. Brown geöffnet, als er die Studien von Pollenpflanzen durchführte. Scottish Nerd Robert Brown (manchmal wird sein Nachname so braun transkribiert) später, da das beste Anzeichen von Pflanzen den Titel "Prinz Botanik" erhielt. Er hat viele wunderbare Entdeckungen gemacht. Im Jahr 1805 wurden nach einer vierjährigen Expedition nach Australien etwa 4.000 Arten von Wissenschaftlern australischer Pflanzen in England gebracht und verbrachten viele Jahre, um sie zu studieren. Die beschriebenen Anlagen, die aus Indonesien und Zentralafrika gebracht wurden. Er studierte die Physiologie von Pflanzen, zuerst beschrieb den Kern der Pflanzenzelle detailliert. Petersburger Akademie der Wissenschaften machte es mit seinem Ehrenmitglied. Der Name des Wissenschaftlers ist jedoch aufgrund dieser Arbeiten allgemein bekannt.
Im Jahr 1827 leitete braune Studien von Pollenpflanzen. Insbesondere interessierte er sich dafür, wie Pollen am Befruchtungsprozess teilnimmt. Irgendwie sah er das Mikroskop an, das von den Zellen des Pollen der nordamerikanischen Anlage Clarkia Pulchella (Clarki hübsch) in wasserlänglichen zytoplasmatischen Körnern zugewogen war. Unerwartet sah das Braun, dass die kleinsten festen Körner, die kaum in einem Wassertropfen zu sehen sind, ständig zittern und von Ort zu Ort bewegt werden. Er fand heraus, dass diese Bewegungen nach ihm "nicht mit beiden Flüssen in einer Flüssigkeit in Verbindung stehen, noch mit seiner allmählichen Verdunstung, sondern mit Partikeln selbst inhärent."
Die Beobachtung von Braun bestätigte andere Wissenschaftler. Die kleinsten Partikel benimmigten sich wie lebendig, und der "Tanz" von Partikeln, die mit einer Temperaturerhöhung und mit einer Abnahme der Partikelgröße beschleunigt wurden und sich deutlich verlangsamt, als das Wasser durch ein viskoses Medium ersetzt wird. Dieses erstaunliche Phänomen hat nie aufgehört: Es könnte beobachtet werden, wie lange es ist. Zunächst dachte der braune Gedanke, dass lebende Wesen wirklich in das Mikroskopfeld kamen, vor allem, da Pollen die sexy Pflanzenzellen der Männer sind, jedoch auch Partikel von toten Pflanzen, auch von hundert Jahren vor dem Herbarern. Dann dachte der braune Gedanke, ist es nicht "elementare Moleküle von Lebewesen", die der berühmte französische Naturalist Georges Boufon über (1707-1788), Autor der 36-langen Naturhistorie sprach, sprach. Diese Annahme verschwand, als Brown anfing, eindeutig Nicht-Wohnobjekte zu erkunden; Zunächst waren es sehr kleine Kohlepartikel sowie Ruß und Staub der Londoner Luft, dann dünn gebrochene anorganische Substanzen: Glas, viele verschiedene Mineralien. "Aktive Moleküle" waren überall: "In jedem Mineral schrieb - ein braunes, was mir geschafft hatte, in den Staub in einen solchen Umfang zu zerkleinern, dass sie seit einiger Zeit in Wasser suspendiert werden konnte, fand ich in großen oder kleineren Mengen, diese Moleküle . "

Theorie der Brownian-Bewegung

Eine klassische Theorie aufbauen

Im Jahr 1905 wurde eine molekularkinetische Theorie für die quantitative Beschreibung der braunen Bewegung erzeugt. Insbesondere stammte er eine Formel für den Diffusionskoeffizienten sphärischer Brownian-Partikel:

wo D. - Diffusionskoeffizient, R. - Universelle Gas Konstante, T. - Absolute Temperatur, N. EIN. - permanent avogadro, eIN. - Radius von Partikeln, ξ ist eine dynamische Viskosität.

Experimentelle Bestätigung

Die Einstein-Formel wurde von Experimenten A und seinen Schülern im Jahr 1908-1909 bestätigt. Als Brownian-Partikel verwendeten sie die Körner des Harzes des Mastixbaums und des Gummiguts - der dicke Milchsaft der Bäume von Garcinien. Die Fairness der Formel wurde für verschiedene Teilchengrößen eingerichtet - von 0,212 μm bis 5,5 μm, für verschiedene Lösungen (Zuckerlösung, Glycerin), in denen sich Partikel bewegten.
http://ru.wikipedia.org/wiki/

Wenn in dem Mikroskop der Suspension von Blütenpollen im Wasser beobachtet, beobachtete der Braun die chaotische Bewegung von Partikeln, die "nicht aus der Fluidbewegung und nicht von seiner Verdampfung entstanden." Gewichtige Partikel von 1 μm unter dem Mikroskop sichtbar und weniger durchgeführte ungeordnete unabhängige Bewegungen, die komplexe Zickzack-Trajektorien beschreiben. Die Brownian-Bewegung schwächt sich nicht im Laufe der Zeit und hängt nicht von den chemischen Eigenschaften des Mediums ab, wobei seine Intensität mit zunehmender mittlerer Temperatur und mit einer Abnahme der Viskosität und der Partikelgröße zunimmt. Sogar eine qualitativ erklärte die Ursachen der Brownian-Bewegung erst nach 50 Jahren, als die Ursache der braunen Bewegung anfing, mit Schlägen von Fluidmolekülen um die Oberfläche der darin gewichteten Partikel zu binden.

Die erste quantitative Theorie der braunen Bewegung wurde von A. Einstein und M. Smalluhovsky im Jahr 1905-06 gegeben. Basierend auf der molekularkinetischen Theorie. Es wurde gezeigt, dass die zufällige Wanderung von braunen Partikeln mit ihrer Beteiligung an thermischer Bewegung an einem Par mit Molekülen der Umgebung verbunden ist, in der sie gewogen haben. Die Partikel haben einen Durchschnitt der gleichen kinetischen Energie, aber aufgrund der größeren Masse haben eine geringere Geschwindigkeit. Die Theorie der Brownian-Bewegung erläutert die Zufallsbewegungen des Partikels durch die Wirkung von zufälligen Kräften von Molekülen und Reibungskräften. Gemäß dieser Theorie sind Fluid- oder Gasmoleküle in konstanter thermischer Bewegung, und die Impulse verschiedener Moleküle sind nicht in Größe und Richtung gleich. Wenn die Oberfläche des Teilchens, die in einem solchen Medium angeordnet ist, klein ist, wie es für das Brownian-Partikel stattfindet, dann werden die Schläge, die das Teilchen von den umgebenden Molekülen umgeben, nicht genau kompensiert. Infolge von "Bombenangriffe" kommt der Brownian-Partikel daher in einer ungeordneten Bewegung, wodurch die Größe und Richtung seiner Geschwindigkeit von etwa 10 Uhr 14 Mal pro Sekunde geändert wird. Aus dieser Theorie folgte es, dass die Messe der Verschiebung des Partikels für eine bestimmte Zeit und das Kennen des Radius und der Viskosität des Fluids durch die Anzahl der Reibung berechnet werden kann.

Bei der Beobachtung der Brownian-Bewegung wird die Position des Partikels in gleichen Abständen aufgezeichnet. Je kürzer die Zeitintervalle, desto mehr wird die Flugbahn der Bewegung des Partikels aussehen.

Die Gesetze der braunen Bewegung dienen als visuelle Bestätigung der grundlegenden Bestimmungen der molekularkinetischen Theorie. Es wurde abgeschlossen, dass die thermische Bewegungsform der Materie auf die chaotische Bewegung von Atomen oder Molekülen zurückzuführen ist, von denen makroskopische Körper bestehen.

Die Theorie der Brownian-Bewegung spielte eine wichtige Rolle in der Rationale für die statistische Mechanik, es gründete die kinetische Theorie der Koagulation wässriger Lösungen. Darüber hinaus hat es praktische Bedeutung in der Metrologie, da die Brownian-Bewegung als Hauptfaktor betrachtet wird, der die Genauigkeit der Messgeräte einschränkt. Beispielsweise wird die Grenze der Genauigkeit des Zeugnisses des Spiegelgalvanometers durch das Zittern des Spiegels bestimmt, wie das Brownian-Partikel, das von Luftmolekülen bombardiert ist. Die Gesetze der Brownian-Bewegung bestimmt die zufällige Bewegung von Elektronen, die in elektrischen Schaltungen Geräusche verursachen. Dielektrische Verluste in den Dielektrika werden durch zufällige Bewegungen von Dipolmolekülen erläutert, die das Dielektrikum bilden. Zufällige Bewegungen von Ionen in Lösungen von Elektrolyten erhöhen ihren elektrischen Widerstand.

Kleine Suspensionsteilchen sind chaotisch bewegt sich unter dem Einfluss von Schlägen von Flüssigkeitsmolekülen.

In der zweiten Hälfte des neunzehnten Jahrhunderts wurde in wissenschaftlichen Kreisen eine ernsthafte Diskussion über die Natur der Atome gebrochen. Auf der einen Seite wurden nicht unwiderlegbare Behörden durchgeführt, z. B. Ernst Makh ( cm. Stoßwellen), die argumentierten, dass Atome nur mathematische Funktionen sind, die das beobachtete physische Phänomen erfolgreich beschreiben und keine echte physische Fundament haben. Andererseits Wissenschaftler der neuen Welle - insbesondere Ludwig Bolzman ( cm. Die Boltzmanns Konstante) - bestand darauf, dass Atome physische Realitäten sind. Und keines der beiden Seiten konsolidierte, das bereits für Dutzende von Jahren vor ihrem Streit, experimentelle Ergebnisse erzielt wurden, einst und dauerhaft für die Existenz von Atomen als körperliche Realität entscheidend wurden, wurde die Wahrheit in der Verbindungsphysik der Disziplin von Naturwissenschaft von Botanik Robert Brown.

Im Sommer 1827 studierte Brown, das Verhalten von Blumenpollen unter dem Mikroskop (er studierte die Wasseraufhebung der Pollenpflanzen Clarkia Pulchella.) Plötzlich entdeckte, dass einzelne Streitigkeiten absolut chaotische Impulsbewegungen machen. Es hat speziell dafür festgestellt, dass diese Bewegungen nicht mit beiden Wirbeln und Wasserströmen, noch mit seiner Verdampfung verbunden sind, wonach die Art der Bewegung von Partikeln, die ehrlich in seiner eigenen Impotenz unterzeichnet wird, um den Ursprung dieser chaotischen Bewegung zu erklären. Als sorgfältiger Experimentator fand das Braun jedoch, dass eine solche chaotische Bewegung für mikroskopische Partikel charakteristisch ist, egal ob der Pollen von Pflanzen, Suspension von Mineralien oder einer beliebigen Substanz überhaupt.

Erst 1905 erkannte niemanden wie Albert Einstein, er stellte zunächst, dass es ein geheimnisvoller, auf den ersten Blick war, das Phänomen dient der besten experimentellen Bestätigung der Richtigkeit der atomarischen Theorie der Struktur der Substanz. Er erklärte es wie folgt: Der in dem Wasser suspendierte Streit wird von chaotischen beweglichen Wassermolekülen ein konstantes "Bombardment" unterdrückt. Im Durchschnitt beeinflussen Moleküle es von allen Seiten mit gleicher Intensität und in regelmäßigen Abständen. Unabhängig davon, wie wenig Streit der Streit war, erhielt er zunächst einen Puls aus dem Molekül, der es auf einer Seite getroffen hat, dann von der Seite des Moleküls, die es von den anderen usw. trifft, usw. als Ergebnis der Mittelung solcher Kollisionen Es stellt sich heraus, dass das Partikel irgendwie das Partikel "zucken" in eine Richtung, dann, wenn dagegen es andererseits "mehr Moleküle" - auf andere usw. mit den Gesetzen mathematischer Statistiken und molekularkinetischen Gasen unter Verwendung der mathematischen Statistiken und molekularer kinetischer Gase unterhielt Theorie, Einstein stammt eine Gleichung, die die Abhängigkeit der Wurzel-mittleren Quadrat-Verschiebung des Brownian-Partikels aus makroskopischen Indikatoren beschreibt. (Eine interessante Tatsache: In einem der Volumina des deutschen Magazins "Annala Physik" ( Annalen. der physik.) Für 1905 wurden drei Einstein-Artikel veröffentlicht: ein Artikel mit theoretischer Erläuterung der Brownian-Bewegung, ein Artikel über die Grundlagen der speziellen Relativitätstheorie und schließlich ein Artikel, der die Theorie des photoelektrischen Effekts beschreibt. Es war für den letzten Albert-Einstein, der 1921 mit dem Nobelpreis der Physik ausgezeichnet wurde.)

Im Jahr 1908 führte der französische Physiker Jean Baptiste Perrin (Jean-Baptiste Perrin, 1870-1942) eine brillante Reihe von Experimenten, die durch die Richtigkeit der Einstein-Erklärung des Phänomens der Brown-Bewegung bestätigt wurden. Es wurde schließlich klar, dass die beobachtete "chaotische" Bewegung von braunen Partikeln eine Folge von intermolekularen Kollisionen ist. Da "nützliche mathematische Konventionen" (in MAHU) nicht zu den beobachteten und völlig realen Bewegungen von physischen Partikeln führen können, ist es völlig klar geworden, dass der Realitätsstreitigkeiten vorbei ist: Sie existieren in der Natur. Als "Preisesspiel" erhielt Prenhu von Einstein, der es den Franzosen leitete, die durchschnittliche Anzahl der Atome und / oder Moleküle zu analysieren und zu bewerten, die mit einem in der Flüssigkeit in der Flüssigkeit gewichteten Partikel für einen bestimmten Zeitraum und durch diesen Indikator aufgebaut wurden Berechnen Sie die molaren Zahlen verschiedener Flüssigkeiten. Im Herzen dieser Idee lag die Tatsache, dass an jedem bestimmten Zeitpunkt die Beschleunigung des suspendierten Partikels von der Anzahl von Kollisionen mit den Molekülen des Mediums abhängt ( cm. Die Gesetze der Newtons Mechanik) und daher auf der Anzahl der Moleküle in einer Flüssigkeitsgruppe. Und das ist nichts anderes anzahl von Avogadro. (cm. Avogadros Gesetz) ist eine der grundlegenden Konstanten, die die Struktur unserer Welt bestimmen.

Was ist Brownian-Bewegung?

Jetzt lernen Sie mit dem offensichtlichsten Nachweis der thermischen Bewegung von Molekülen (der zweiten Hauptposition der molekularkinetischen Theorie) vertraut. Versuchen Sie sicher, das Mikroskop zu sehen und zu sehen, wie sich die sogenannten Brownian-Partikel bewegen.

Zuvor haben Sie gelernt, was diffusion, d. H. Mischen von Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen, wenn sie direkter Kontakt sind. Dieses Phänomen kann durch die ungeordnete Bewegung von Molekülen und Eindringen der Moleküle einer Substanz in den Raum zwischen den Molekülen einer anderen Substanz erklärt werden. Dies kann beispielsweise erläutert werden, dass das Volumen der Mischung von Wasser und Alkohol weniger als das Volumen seiner Komponenten ist. Der offensichtlichste Beweis für die Bewegung von Molekülen kann jedoch durch Beobachtung der kleinsten Partikel erhalten werden, die im Wasser eines beliebigen Feststoffs suspendiert sind. Diese Partikel machen eine ungeordnete Bewegung, die aufgerufen wird brownianer.

Dies ist die thermische Bewegung der in Flüssigkeit (oder Gas) gewichteten Partikeln.

Beobachtung der braunen Bewegung

Der englische Botaniker R. Braun (1773-1858) beobachtete dieses Phänomen im Jahr 1827, das in Anbetracht der mikroskop gewichteten Sporen der Platten. Später betrachtete er andere kleine Partikel, einschließlich Steinpartikel aus ägyptischen Pyramiden. Nun werden zur Beobachtung der braunen Bewegung Partikel von Gummigut-Farben, die in Wasser unlöslich ist, verwendet. Diese Partikel machen eine ungeordnete Bewegung. Das auffälligste und ungewöhnlichste für uns ist, dass diese Bewegung niemals aufhört. Wir sind daran gewöhnt, dass jeder sich bewegende Körper früher oder später anhält. Braun dachte zuerst, dass die Sporen der einfachen Show-Anzeichen von Leben.

wärmebewegung, und es kann nicht aufhören. Mit zunehmender Temperatur wächst die Intensität es. Abbildung 8.3 zeigt das Schema der Bewegung von braunen Partikeln. Die Positionen der mit Punkten markierten Partikel werden in gleichen Abständen ermittelt - 30 s. Diese Punkte sind mit geraden Linien verbunden. In Wirklichkeit ist die Flugbahn der Partikel viel komplizierter.

Brownian-Bewegung kann in Gaza beobachtet werden. Seine Partikel oder Rauchpartikel wurden in der Luft gewichtet.

Bunt beschreibt die Brownian-Bewegung Deutscher Physiker R. Paul (1884-1976): "Nur wenige Phänomene können den Beobachter als Brownian-Bewegung passieren. Hier dürfen der Beobachter hinter den Kulissen dessen blicken, was in der Natur ausgeführt wird. Es eröffnet eine neue Welt - Non-Stop wird eine große Anzahl von Partikeln aufrechterhalten. Fliegen Sie schnell im Sichtfeld des Mikroskops die kleinsten Partikel, die fast sofort die Bewegungsrichtung ändern. Mehr große Partikel bewegen sich langsamer, aber sie ändern ständig die Bewegungsrichtung. Große Partikel werden praktisch interpretiert. Ihre Vorsprünge zeigen deutlich die Drehung der Partikel um ihre Achse, was ständig die Richtung im Raum ändert. Nirgendwo gibt es eine Spur des Systems oder der Bestellung. Die Herrschaft des blinden Falls ist, was ein starker, überwältigender Impression dieses Bild auf dem Beobachter produziert. "

Derzeit Konzept brownian-Bewegung In einem breiteren Sinne verwendet. Zum Beispiel ist die Brownian-Bewegung das Zittern des Shooters empfindlicher Messgeräte, der aufgrund der thermischen Bewegung der Atome der Details der Instrumente und der Umgebung auftritt.

Erklärung der Brownian-Bewegung

Sie können die Brownian-Bewegung nur auf der Grundlage der molekularkinetischen Theorie erklären. Die Ursache der braunen Bewegung des Partikels besteht darin, dass die Schläge von Fluidmolekülen um ein Partikel sich nicht kompensieren. Fig. 8.4 zeigt schematisch die Position eines braunen Partikels und Molekülen, das dabei am nächsten ist. Mit der Zufallsbewegung von von ihnen übertragenen Molekülenimpulse ist die Brownian-Partikelimpulse, beispielsweise nach links und rechts, ungleich. Daher unterscheidet es sich von Null die resultierende Leistung des Drucks von Fluidmolekülen an das Brownian-Partikel. Diese Kraft verursacht eine Änderung der Partikelbewegung.

Der Durchschnittsdruck hat einen bestimmten Wert in beiden Gas und Flüssigkeit. Kleine zufällige Abweichungen von diesem Durchschnittswert treten jedoch auf. Je kleiner der Körperoberfläche, desto sichere relative Änderungen in der auf diesem Bereich wirkenden Druckkraft. Wenn beispielsweise die Site die Größe der Reihenfolge mehrerer Durchmesser des Moleküls aufweist, wechselt die darauf wirkende Druckkraft von Null auf einen bestimmten Wert, wenn das Molekül auf diese Plattform kommt.

Die molekularkinetische Theorie der braunen Bewegung wurde 1905 A. Einstein (1879-1955) erstellt.

Das Aufbau der Theorie der Brownian-Bewegung und seiner experimentellen Bestätigung des französischen Physikers J. Perenom absolvierte schließlich den Sieg der molekularen kinetischen Theorie.

Eigenschaften Perrena

Die Idee von Experimenten Persrin ist wie folgt. Es ist bekannt, dass die Konzentration von Gasmolekülen in der Atmosphäre mit einer Höhe abnimmt. Wenn es keine Wärmebewegung gab, würden alle Moleküle auf den Boden fallen, und die Atmosphäre würde verschwinden. Wenn jedoch keine Anziehungskraft auf den Boden gäbe, würde aufgrund der Wärmebewegung des Moleküls die Erde verlassen, da das Gas eine unbegrenzte Expansion in der Lage ist. Infolge dieser entgegengesetzten Faktoren wird in der Höhe eine bestimmte Verteilung von Molekülen in der Höhe hergestellt, wie oben erwähnt, d. H. Die Konzentration von Molekülen ist ziemlich schnell mit einer Höhe reduziert. Darüber hinaus nimmt die Masse der Moleküle größer, desto schneller nimmt ihre Konzentration mit einer Höhe ab.

Brownian-Partikel sind an der thermischen Bewegung beteiligt. Da ihre Wechselwirkung vernachlässigbar ist, kann die Kombination dieser Partikel in Gas oder Flüssigkeit als ideales Gas von sehr schweren Molekülen betrachtet werden. Folglich sollte die Konzentration von braunen Partikeln in Gas oder Flüssigkeit im Schwerkraftfeld durch das gleiche Gesetz wie die Konzentration von Gasmolekülen abnehmen. Dieses Gesetz ist bekannt.

Perreno mit großer Erhöhung des Mikroskops und der flachen Tiefe des Sichtes (geringe Schärfentiefe) wurde von braunen Partikeln in sehr dünnen Flüssigkeitsschichten beobachtet. Berechnen der Konzentration von Partikeln in verschiedenen Höhen, stellte fest, dass diese Konzentration mit einer Höhe des gleichen Gesetzes wie die Konzentration von Gasmolekülen abnimmt. Der Unterschied besteht darin, dass aufgrund der großen Masse von braunen Partikeln sehr schnell abnimmt.

Darüber hinaus ermöglicht das Zählen von braunen Partikeln in verschiedenen Höhen, um die konstante Avogadro-vollständig neue Methode zu bestimmen. Der Wert dieser Konstante fiel mit dem bekannten zusammen.

Alle diese Tatsachen zeigen die Richtigkeit der Theorie der Brownian-Bewegung an, und dementsprechend, dass braune Partikel an der thermischen Bewegung von Molekülen teilnehmen.

Sie haben das Vorhandensein einer thermischen Bewegung eindeutig überzeugt; Sah, wie die ungeordnete Bewegung auftritt. Moleküle bewegen sich noch stärker als braune Partikel.

Essenz eines Phänomens

Versuchen wir nun, die Essenz des Phänomens der braunen Bewegung herauszufinden. Und es tritt auf, weil alle absoluten Flüssigkeiten und Gase aus Atomen oder Molekülen bestehen. Wir wissen aber auch, dass diese kleinsten Partikel in einer kontinuierlichen chaotischen Bewegung sind, die ständig das Brownian-Partikel von verschiedenen Seiten drängen.

Interessant ist jedoch, dass Wissenschaftler bewiesen haben, dass Partikel größerer Größen, die 5 μm überschreiten, fixiert bleiben und fast nicht an der Brownian-Bewegung teilnehmen, die nicht über kleinere Partikel gesagt werden können. Teilchen mit einer Größe von weniger als 3 Mikrometern können progressiv verschieben, um die Rotation durchführen oder komplexe Flugbahnen vorzunehmen.

Wenn in eine große Körperumgebung eingetaucht, auftrat in einer riesigen Menge an Puzzle, wie sie auf dem Durchschnittsgrad war und den konstanten Druck aufrechterhalten. In diesem Fall betritt die Theorie der Archimedes in Aktion, da der große Körper, der von dem Medium von allen Seiten umgeben ist, von allen Seiten umgeben wird, und die restliche Hubkraft ermöglicht es diesem Körper, diesen Körper aufzuspringen oder zu ertrinken.

Wenn der Körper jedoch Abmessungen aufweist, wie beispielsweise das braune Teilchen, das völlig unsichtbar ist, wird die Druckablenkung spürbar, was zur Erzeugung einer Zufallskraft beiträgt, was zu Schwingungen dieser Partikel führt. Es kann geschlossen werden, dass Brownian-Partikel im Medium im Gegensatz zu großen Partikeln, die betrunken sind oder aufspringen sind.

Die Bedeutung der Brownian-Bewegung

Versuchen wir, es herauszufinden, wenn die braune Bewegung in der natürlichen Umgebung eine Bedeutung macht:

Erstens spielt Brownian-Bewegung eine signifikante Rolle bei der Ernährung von Pflanzen aus dem Boden;
Zweitens, in menschlichen und tierischen Organismen, erfolgt der Ansaugen von Nährstoffen durch die Wände des Verdauungssystems aufgrund der braunen Bewegung;
Drittens in der Umsetzung der Hautatmung;
Nun, das letztere, ist es wichtig, die Brownian-Bewegung und in der Verbreitung von schädlichen Substanzen in der Luft und in Wasser wichtig.

Hausaufgaben

Lesen Sie die Fragen sorgfältig und geben Sie schriftliche Antworten auf sie:

1. Rufen Sie an, was als Diffusion genannt wird?
2. Wie hoch ist die Verbindung zwischen der Diffusion und der thermischen Bewegung von Molekülen?
3. Geben Sie die Definition der Brownian-Bewegung an.
4. Was denkst du, ist Brownian-Bewegung thermisch und rechtfertigen deine Antwort?
5. Wird der Charakter der Brownian-Bewegung ändern, wenn er erhitzt wird? Wenn Sie sich ändern, wie genau?
6. Welches Gerät verwenden Sie beim Studium der Brownian-Bewegung?
7. Ist das Bild der braunen Bewegung mit zunehmender Temperatur und wie genau?
8. Wird alle Änderungen in der braunen Bewegung auftreten, wenn die Wasseremulsion durch Glycerin ersetzt wird?

G. Y. MIKISEV, B.B. BUKHOVTSEV, N.N.SOTSKY, Physik 10

Scottish Nerd Robert Brown (manchmal wird sein Nachname so braun transkribiert) später, da das beste Anzeichen von Pflanzen den Titel "Prinz Botanik" erhielt. Er hat viele wunderbare Entdeckungen gemacht. Im Jahr 1805 wurden nach einer vierjährigen Expedition nach Australien etwa 4.000 Arten von Wissenschaftlern australischer Pflanzen in England gebracht und verbrachten viele Jahre, um sie zu studieren. Die beschriebenen Anlagen, die aus Indonesien und Zentralafrika gebracht wurden. Er studierte die Physiologie von Pflanzen, zuerst beschrieb den Kern der Pflanzenzelle detailliert. Petersburger Akademie der Wissenschaften machte es mit seinem Ehrenmitglied. Der Name des Wissenschaftlers ist jedoch aufgrund dieser Arbeiten allgemein bekannt.

Im Jahr 1827 leitete braune Studien von Pollenpflanzen. Insbesondere interessierte er sich dafür, wie Pollen am Befruchtungsprozess teilnimmt. Irgendwie sah er das Mikroskop an, das von den Zellen des Pollen der nordamerikanischen Anlage zugeteilt wurde Clarkia Pulchella. (Clarki hübsch) Gewicht in Wasser längliche zytoplasmatische Körner. Unerwartet sah das Braun, dass die kleinsten festen Körner, die kaum in einem Wassertropfen zu sehen sind, ständig zittern und von Ort zu Ort bewegt werden. Er fand heraus, dass diese Bewegungen nach ihm "nicht mit beiden Flüssen in einer Flüssigkeit in Verbindung stehen, noch mit seiner allmählichen Verdunstung, sondern mit Partikeln selbst inhärent."

Die Beobachtung von Braun bestätigte andere Wissenschaftler. Die kleinsten Partikel benimmigten sich wie lebendig, und der "Tanz" von Partikeln, die mit einer Temperaturerhöhung und mit einer Abnahme der Partikelgröße beschleunigt wurden und sich deutlich verlangsamt, als das Wasser durch ein viskoses Medium ersetzt wird. Dieses erstaunliche Phänomen hat nie aufgehört: Es könnte beobachtet werden, wie lange es ist. Zunächst dachte der braune Gedanke, dass lebende Wesen wirklich in das Mikroskopfeld kamen, vor allem, da Pollen die sexy Pflanzenzellen der Männer sind, jedoch auch Partikel von toten Pflanzen, auch von hundert Jahren vor dem Herbarern. Dann dachte der braune Gedanke, ist es "elementare Moleküle von Lebewesen", die der berühmte französische Naturwissenschaftler Georges Buffon sprach (1707-1788), Autor 36-Languid Naturgeschichte. Diese Annahme verschwand, als Brown anfing, eindeutig Nicht-Wohnobjekte zu erkunden; Zunächst waren es sehr kleine Kohlepartikel sowie Ruß und Staub der Londoner Luft, dann dünn gebrochene anorganische Substanzen: Glas, viele verschiedene Mineralien. "Aktive Moleküle" waren überall: "In jedem Mineral schrieb - ein braunes, was mir geschafft hatte, in den Staub in einen solchen Umfang zu zerkleinern, dass sie seit einiger Zeit in Wasser suspendiert werden konnte, fand ich in großen oder kleineren Mengen, diese Moleküle . "

Ich muss sagen, dass Brown keine neuesten Mikroskope hatte. In seinem Artikel betont er speziell, dass er gewöhnliche BiconAvoy-Objektive hatte, mit denen er mehrere Jahre genossen hat. Und schreibt dann: "Im Laufe der gesamten Forschung nutzte ich weiterhin dieselben Objektive, mit denen ich anfing zu arbeiten, um meinen Vorwürfen mehr Überzeugung zu geben und sie für normale Beobachtungen so zugänglich zu machen."

Nun, um die Beobachtung von Braun zu wiederholen, reicht aus, um ein nicht sehr starkes Mikroskop zu haben und mit ihm in einer zerkleinerten Box zu berücksichtigen, die durch die Seitenöffnung des intensiven Lichtstrahls beleuchtet wird. In dem Gas manifestiert sich das Phänomen viel heller als in der Flüssigkeit: Die Lichter der Asche von Asche oder Ruß sind sichtbar (abhängig von der Rauchquelle), die ständig dorthin springen, und hier.

Wie es oft in der Wissenschaft passiert, fanden Historiker, dass der Erfinder des Hollandian-Mikroskops Antoni Leuvenguk im Jahr 1670 anscheinend ein ähnliches Phänomen beobachtete, aber die Seltenheit und die Unvollkommenheit von Mikroskopen, der Inhaltsmittelzustand der molekularen Lehre damals Erregen Sie nicht auf die Beobachtung der Levänguka aufmerksam, so dass die Erkennung zu Recht braun, der ihn zuerst in Detail studierte und es beschrieb.

Brownian-Bewegung und atomare molekulare Theorie.

Das von der Browne beobachtete Phänomen wurde schnell weithin bekannt. Er selbst zeigte seine Experimente an zahlreiche Kollegen (Braun listet zwei Dutzend Namen). Dies ist jedoch ein geheimnisvolles Phänomen, das als "Brownian-Bewegung" genannt wurde, weder das Braun selbst nicht, noch viele andere Wissenschaftler seit vielen Jahren. Die Bewegung der Partikel war völlig unordentlich: Skizzen ihrer Positionen, die zu verschiedenen Zeiten der Zeit (z. B. jede Minute) gemacht wurden (zum Beispiel jede Minute), gab keine Gelegenheit, in diesen Bewegungen regelmäßig zu finden.

Die Erklärung der braunen Bewegung (wie dieses Phänomen genannt) Die Bewegung unsichtbarer Moleküle wurde nur im letzten Viertel des 19. Jahrhunderts gegeben, wurde jedoch nicht sofort von allen Wissenschaftlern genommen. Im Jahr 1863 schlug der Lehrer der beschreibenden Geometrie aus Karlsruhe (Deutschland) Ludwig Christian Wiener (1826-1896) vor, dass das Phänomen den oszillatorischen Bewegungen unsichtbarer Atome assoziiert ist. Es war der erste, allerdings sehr weit von der modernen, Erklärung der Brownian-Bewegung durch die Eigenschaften von Atomen selbst und Molekülen. Es ist wichtig, dass Wiener die Gelegenheit sah, mit Hilfe dieses Phänomens die Struktur der Struktur der Materie einzudringen. Er versuchte zuerst, die Geschwindigkeit der bewegten Brownian-Partikel und ihre Abhängigkeit von ihrer Größe zu messen. Es ist neugierig, dass 1921 in Berichte der US Nationalen Akademie der Wissenschaften Die Arbeit wurde auf der braunen Bewegung eines anderen Viener - Norbert, dem berühmten Gründer der Kybernetics, veröffentlicht.

Die Ideen von LK Viner wurden von einer Reihe von Wissenschaftlern angenommen und entwickelt - Sigmund Exner in Österreich (und 33 Jahre später - und sein Sohn Felix), Giovanni Canttoni in Italien, Karl Wilhelm Nemeli in Deutschland, Louis George Gui in Frankreich, drei belgisch Priester Jesuiten Carbonelli, Delo und Thiron und andere. Zu diesen Wissenschaftlern war später der berühmte englische Physiker und der Chemiker William Ramzai. Allmählich wurde klar, dass die kleinsten Substanzen körneten, dass die Schläge von sogar kleineren Partikeln von allen Seiten, die nicht mehr im Mikroskop sichtbar sind, nicht mehr sichtbar sind - da sie nicht aus dem Ufer der Wellen sichtbar sind, schaukeln Sie ein fernes Boot, während Die Bewegungen des Bootes selbst sind ganz klar sichtbar. Wie in einem der Artikel 1877 geschrieben, "... das Gesetz der großen Nummern verringert nicht den Effekt von Kollisionen auf mittlere gleichmäßige Druck, ihr Verwandter wird nicht Null sein, wird jedoch ständig seine Richtung und seinen Wert ändern.

Ein qualitatives Bild war ziemlich plausibel und sogar visuell. Es ist auch notwendig, ein kleines Zweig oder Fehler zu verschieben, das in verschiedenen Richtungen in verschiedenen Ameisen in verschiedene Richtungen gedrückt (oder ziehen). Diese kleineren Partikel waren eigentlich im Lexikon von Wissenschaftlern, nur niemand, den sie je gesehen hatte. Nannte sie Moleküle; Übersetzt aus dem Latein dieses Wort und bedeutet "kleine Masse". Auffallend, aber es war eine solche Erklärung, die ein ähnliches Phänomen des römischen Philosoph-Tits Lucretrodi Karosoph (ca. 99-55 v. Chr.) In seinem berühmten Gedicht gab Auf der Natur der Dinge. Darin nennt er den kleinsten unsichtbaren Teil des Partikels die "anfänglichen" Dinge.

Initiale Dinge bewegen sich zuerst selbst
Gefolgt von ihnen Körper aus der kleinsten Kombination von ihnen,
Liebste, wie man sagen soll, zwingt den Anfang des Primars,
Versteckt von ihnen, um Schubs zu bekommen, beginnen sich zu streben
Auch für die Bewegung ermutigen dann den Körper mehr.
Also, basierend auf dem Start, ist die Bewegung wenig
Wir betreffen Gefühle und wird auch sichtbar
Wir und beim Abstauben ist es, dass sich das Sonnenlicht bewegt,
Obwohl nicht wahrnehmbar für den Schock, von dem es passiert ...

Anschließend stellte sich heraus, dass Lucretia falsch war: Das unbewaffnete Auge, um die braune Bewegung zu beobachten, ist unmöglich, und staub im Sonnenstrahl, der in einen dunklen Raum, "Tanz", aufgrund der Wirbelluftbewegungen in einen dunklen Raum, der in einen dunklen Raum eindringt, aufgrund der Wirbelluftbewegungen. Aber äußerlich haben beide Phänomene etwas Ähnlichkeit. Und nur im 19. Jahrhundert. Viele Wissenschaftler wurden offensichtlich, dass die Bewegung von braunen Partikeln durch zufällige Schläge der Moleküle des Mediums verursacht wurde. Bewegliche Moleküle laufen auf Staub und anderen festen Partikeln, die sich in Wasser befinden. Je höher die Temperatur, desto schneller ist die Bewegung. Wenn der Abstuder groß ist, beispielsweise hat es eine Größe von 0,1 mm (der Durchmesser ist eine Million mal mehr als das des Wassermoleküls), dann wird die Vielzahl von gleichzeitigen Schocks darauf von allen Seiten miteinander bat und es praktisch Nicht "Gefühl" - sowie ein Stück Holz mit einem Teller "fühlen sich nicht die Bemühungen vieler Ameisen, die es in verschiedene Richtungen ziehen oder drücken. Wenn der Abstauben relativ klein ist, bewegt sich er unter der Wirkung von Schlägen um die umgebenden Moleküle in einem, dann in der anderen Richtung.

Brownian-Partikel sind von etwa 0,1-1 μm, d. H. Von einem Tausendstel bis ein Zehntausendstel Millimeter, weil Browna und es geschafft, ihre Bewegung zu sehen, dass er winzige zytoplasmatische Körner betrachtete, und nicht der Pollen selbst (was oft irrtümlich geschrieben wird). Tatsache ist, dass Pollenzellen zu groß sind. Also, in der Pollen der Wiesenkräuter, die vom Wind übertragen wird und Allergische Erkrankungen beim Menschen (Polynomie) verursacht, beträgt die Größe der Zellen normalerweise innerhalb von 20 bis 50 μm, d. H. Sie sind zu hoch, um die braune Bewegung zu beobachten. Es ist auch wichtig zu beachten, dass die individuelle Bewegung des Brownian-Partikels sehr oft und bei sehr kleinen Entfernungen auftritt, so dass es unmöglich ist, sie zu sehen, und unter dem Mikroskop gibt es Bewegungen, die für einiges Zeitintervall aufgetreten sind.

Es scheint, dass die Tatsache der Existenz der Brownian-Bewegung die molekulare Struktur der Materie eindeutig argumentierte, sondern auch zu Beginn des 20. Jahrhunderts. Es gab Wissenschaftler und unter ihnen - Physik und Chemiker, die nicht an die Existenz von Molekülen glauben. Atomische molekulare Theorie nur langsam und kaum erobert Anerkennung. So schrieb der größte französische Chemiker Marineelen Bertlo (1827-1907): "Das Konzept eines Moleküls, aus der Sicht unseres Wissens unbestimmt, während ein anderes Konzept ein Atom ist - ein rein hypothetischer." Ein anderer französischer Chemiker A. Sent-Clare Deville (1818-1881) wurde gesprochen: "Ich habe das Avogadro-Gesetz nicht zugegeben, noch ein Atom, kein Molekül, denn ich weigere mich, an das zu glauben, was ich nicht sehen kann noch beobachten kann." Und der deutsche Physikochemist Wilhelm Ostvald (1853-1932), der Nobelpreisträger, der Nobelpreisträger, einen der Gründer der physikalischen Chemie, sogar zu Beginn des 20. Jahrhunderts. Die Existenz von Atomen entschlossen verweigert. Er schaffte es, ein dreivolumiges Lehrbuch der Chemie zu schreiben, in dem das Wort "Atom" nie überhaupt erwähnt wird. Sprechen am 19. April 1904 mit einem großen Bericht am Royal Institute Vor den Mitgliedern der englischen Chemiegesellschaft versuchte Ostvald, zu beweisen, dass es keine Atome gab, und "was wir die Angelegenheit anrufen, ist nur ein Satz von Energien, die zusammen sammelten an diesem Ort."

Aber selbst diese Physiker, die die molekulare Theorie nahmen, konnten nicht glauben, dass die Gerechtigkeit der atomaren molekularen Lehren auf eine solide Weise erwiesen wird, daher wurden eine Vielzahl von alternativen Gründen vorgelegt, um das Phänomen zu erklären. Und das ist ganz im Sinne der Wissenschaft: Während der Grund für jedes Phänomen nicht eindeutig erkannt wird, ist es möglich (und sogar notwendig), verschiedene Hypothesen anzunehmen, die experimentell oder theoretisch wie möglich überprüft werden sollten. So veröffentlichte im Jahr 1905 im enzyklopädischen Wörterbuch Brockhaus und Efron ein kleiner Artikel des St. Petersburger Professors für Physik N.ASechus, Lehrer des berühmten Akademiker A.F.iffe. Gezheus schrieb, dass die Brownian-Bewegung nach einigen Wissenschaftlern als "Licht- oder Wärmestrahlen durch Flüssigkeit bezeichnet wird", wird auf "einfache Flüsse in einer Flüssigkeit reduziert, die mit den Bewegungen von Molekülen nicht allein in der Gemeinsamkeit hat", und diesen Bächen kann als "Verdampfung, Diffusion und andere Gründe" bezeichnet werden. Schließlich war es bereits bekannt, dass eine sehr ähnliche Bewegung von Staub in der Luft genau als Wirbelströme bezeichnet wird. Die Erklärung von GEZheus konnte jedoch leicht experimentell abgewiesen werden: Wenn in einem starken Mikroskop zwei braune Partikel angesehen werden, die sich sehr nahe aneinander befinden, sind ihre Bewegungen völlig unabhängig. Wenn diese Bewegungen durch beliebige Fäden in der Flüssigkeit verursacht wurden, würden sich solche benachbarten Partikel koordiniert bewegen.

Theorie der braunen Bewegung.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts Die meisten Wissenschaftler verstanden die molekulare Natur der braunen Bewegung. Alle Erklärungen blieben jedoch rein qualitativ, keine quantitative Theorie mit der experimentellen Überprüfung. Darüber hinaus waren die experimentellen Ergebnisse selbst unnötig: das fantastische Schauspiel nicht-stop-verblassender Partikel hypnotisierte Experimentatoren, und welche Eigenschaften des Phänomens müssen sie gemessen werden, sie wissen es nicht.

Trotz der scheinbaren Vollstörung stellten sich die Zufallsbewegungen von braunen Partikeln als immer noch möglich, um die mathematische Sucht zu beschreiben. Zum ersten Mal wurde 1904 eine strikte Erklärung der Brownian-Bewegung erteilt, der polnische Physiker Marian Smolukhovsky (1872-1917), der in diesen Jahren in der Universität LVIV arbeitete. Gleichzeitig wurde Albert Einstein (1879-1955) von der Theorie dieses Phänomens (1879-1955) entwickelt, ein paar Personen, die den Experten der 2. Klasse im Patentbüro der Schweizer Stadt Bern bekannt sind. Sein im Mai 1905 veröffentlichter Artikel im deutschen Magazin Annalen der Physik wurde angerufen Auf der Bewegung von Partikeln, die in einer ruhenden Flüssigkeit gewichtet wurden, die von der molekularkinetischen Hitzestheorie erforderlich ist. Dieser Name Einstein wollte das zeigen, dass von der molekularkinetischen Theorie der Materiestruktur mit Notwendigkeit, dem Vorhandensein einer zufälligen Bewegung der kleinsten festen Partikel in Flüssigkeiten erforderlich ist.

Es ist neugierig, dass sich Anfang dieses Artikels einstein schreibt, dass er mit dem Phänomen selbst vertraut ist, obwohl superfiziell: "Es ist möglich, dass die betrachteten Bewegungen mit der sogenannten Brownian Molekularbewegung identisch sind, aber die zur Verfügung stehenden Daten Ich relativ zu dem letzteren ist so ungenau, dass ich nicht komponieren konnte, dass dies eine gewisse Meinung ist. " Dutzende, bereits an der Neigung des Lebens, schrieb einstein etwas anderes in seinen Erinnerungen -, dass er überhaupt nicht über Brownian-Bewegungen wusste, und eigentlich "seine rein theoretisch" entdeckte: "nicht zu wissen, dass Beobachtungen über der Brownian-Bewegung seit langem bekannt sind, ich Es wurde bekannt. Es wurde entdeckt, dass die atomistische Theorie dazu führt, dass die atomistische Theorie zu dem Vorhandensein einer verfügbaren Beobachtung der Bewegung mikroskopischer suspendierter Partikel führt. "Jedenfalls endete und Einsteins theoretischer Artikel endete mit einem direkten Appell an Experimentierer, um seine Schlussfolgerungen über die Erfahrung zu überprüfen:" Wenn Jeder Forscher gelang es, die hierin erhobenen Fragen zu beantworten! " - Er beendet seinen Artikel mit einem solchen ungewöhnlichen Ausruf.

Die Antwort auf Einsteins leidenschaftliche Anziehungskraft hat sich nicht lange warten.

In Übereinstimmung mit der Theorie von Smolukhov-Einstein ist der Durchschnittswert des BROEN-Partikel-Verdrängungsquadrats ( s. 2) während der Zeit t. Direkt proportional zur Temperatur T. und umgekehrt proportional zur Viskosität der Flüssigkeit H, der Größe des Partikels r. und konstant Avogadro.

N. EIN: s. 2 = 2RTT./ 6ph. rn. EIN

wo R. - Gaskonstante. Wenn also für 1 min ein Teilchen mit einem Durchmesser von 1 μm auf 10 μm verschiebt, dann in 9 Minuten - bis 10 Minuten - um 10 \u003d 30 μm für 25 Minuten - um 10 \u003d 50 μm usw. Unter ähnlichen Bedingungen wird ein Teilchen mit einem Durchmesser von 0,25 μm für die gleichen Zeit (1, 9 und 25 Minuten) um 20, 60 und 100 μm verschoben, da \u003d 2. Es ist wichtig, dass das permanente Avogadro enthalten ist In der obigen Formel, die auf diese Weise, ist es möglich, durch quantitative Messungen der Bewegung des braunen Partikels zu bestimmen, was den französischen Physiker Jean Batist Pärern (1870-1942) machte.

Im Jahr 1908 begannen Pärren quantitative Beobachtungen der Bewegung von braunen Partikeln unter dem Mikroskop. Es wurde in einem Ultramikroskop von 1902 erfunden, das die kleinsten Partikel aufgrund der Streuung von Licht von einem leistungsstarken Seitenbeleuchtung erkennen ließ. Winzige Kugeln von fast kugelförmiger Form und ungefähr die gleiche Größe von Pren nahmen von einem Gummit auf - ein kondensierter Saft einiger tropischer Bäume (es wird genutzt und wie gelbe Aquarellfarbe). Diese winzigen Kugeln wurden in Glycerin gewichtet, das 12% Wasser enthielt; Die viskose Flüssigkeit verhinderte das Erscheinungsbild der inneren Flüsse darin, was das Bild schmieren würde. Mit einer Stoppuhr bewaffnet, bemerkte Pärren und dann (natürlich in einer hoch vergrößerten Skala) auf einem separaten Papierblatt, die Position von Partikeln durch gleiche Intervalle, zum Beispiel jede halbe Minute. Anschließen der empfangenen direkten Punkte, erhielt er komplizierte Wege, einige von ihnen werden auf dem Bild angezeigt (sie werden aus dem Buch Perryn entnommen Atome1920 in Paris veröffentlicht). Eine solche chaotische, zufällige Bewegung von Partikeln führt dazu, dass sie sich ziemlich langsam im Raum bewegen: Die Menge an Segmenten ist viel größer als die Verschiebung des Partikels vom ersten Punkt bis zum letzten.

Sequenzielle Positionen alle 30 Sekunden von drei braunen Partikeln - ein Gummigutkugeln von etwa 1 μm. Eine Zelle entspricht einem Abstand von 3 μm. Wenn Pren die Position von Brownian-Partikeln nicht nach 30 und nach 3 Sekunden bestimmen konnte, wandern sich die gerade Linie zwischen den einzelnen benachbarten Punkten in dieselbe komplexe Zickzack-Strichlinie, nur eine kleinere Skala.

Mit der theoretischen Formel und ihren Ergebnissen wurde der Perry für diese Zeit den Wert der Nugadro-Zahl: 6.8 . 10 23. Perry erkundet auch mit einem Mikroskop die Verteilung von Brownian-Partikeln vertikal ( cm. Avogadro-Gesetz) und zeigte, dass sie trotz der irdischen Anziehungskraft in einer suspendierten Lösung bleiben. Obrau gehört zu anderen wichtigen Arbeiten. Im Jahr 1895 bewies er, dass Kathodenstrahlen negative elektrische Ladungen (Elektronen) sind, 1901, erstmals das Planetenmodell des Atoms vorgeschlagen. 1926 erhielt er den Nobelpreis in der Physik.

Die vom Perdenom erhaltenen Ergebnisse bestätigten die theoretischen Schlussfolgerungen von Einstein. Es machte einen starken Eindruck. Als ich nach vielen Jahren geschrieben habe American Physist A. Bezahlt, "Ich höre nicht auf, von diesem Ergebnis überrascht zu sein, das auf so einfache Weise erhalten wurde: Es reicht aus, um die Farben der Bälle vorzubereiten, deren Größe im Vergleich zu Die Größe der einfachen Moleküle nimmt das Stoppuhr und das Mikroskop auf und kann von der konstanten Avogadro ermittelt werden! Sie können auf andere Weise überrascht sein: Immer noch in wissenschaftlichen Zeitschriften (Natur, Wissenschaft, Journal der chemischen Bildung), erscheinen von Zeit zu Zeit Beschreibungen neuer Experimente auf der Brownian-Bewegung! Nach der Veröffentlichung der Ergebnisse von Persrin gab der ehemalige Gegneratomismus Ostvald zu, dass "der Zufall der Brownian-Bewegung mit den Anforderungen der kinetischen Hypothese ... jetzt das Recht, ein vorsichtiger Wissenschaftler zu sein, der über experimentelle Beweis der atomistischen Theorie spricht der Materie. Somit wurde die atomistische Theorie in den Rang der wissenschaftlichen, fest begründeten Theorie errichtet. " Ein französischer Mathematiker und Physiker Henri Poincare wird restauriert: "Die brillante Definition der Anzahl der Atome mit Prennia absolvierte den Triumph des Atomismus ... Chemiker Atom wurden jetzt Realität."

Brownianische Bewegung und Diffusion.

Die Bewegung von braunen Partikeln erinnert die Bewegung einzelner Moleküle als Folge ihrer thermischen Bewegung. Diese Bewegung wird diffusion genannt. Noch vor den Werken von Smolukhovsky und Einstein wurden die Gesetze der Bewegung von Molekülen im einfachsten Fall eines gasförmigen Zustands der Substanz eingerichtet. Es stellte sich heraus, dass sich Moleküle in den Gasen sehr schnell bewegen - mit einer Kugelgeschwindigkeit, aber sie können nicht fliegen, um "wegfliegen", da es sehr oft mit anderen Molekülen auftritt. Beispielsweise, Sauerstoff- und Stickstoffmoleküle in der Luft, wenden sich durchschnittlich mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 500 m / s, erleben mehr als eine Milliarde Kollisionen jede Sekunde. Daher würde der Pfad des Moleküls, wenn sie ihm folgen könnten, ein komplexe Linien vorstellen. Die gleiche Flugbahn beschreibt die braunen Partikel, wenn sie ihre Position in bestimmten Abständen reparieren. Sowohl Diffusion als auch braune Bewegung sind eine Folge der chaotischen Wärmebewegung von Molekülen und werden daher durch ähnliche mathematische Abhängigkeiten beschrieben. Der Unterschied ist, dass sich Moleküle in Gasen in einer geraden Linie bewegen, bis sie auf andere Moleküle stoßen, wonach die Bewegungsrichtung ändert. Das Brownian-Partikel ist keine "freie Flüge", im Gegensatz zu dem Molekül, nicht, sondern sehr häufig kleine und unregelmäßige "Zittern" erleben, wodurch er chaotisch verschoben wird, dann in der anderen Richtung. Da die Berechnungen für ein Teilchen von 0,1 μm zeigten, erfolgt eine Bewegung in drei Milliarden Fraktionen einer Sekunde für einen Abstand von nur 0,5 nm (1 nm \u003d 0,001 μm). Von einem Mitglied des Expressions eines Autors erinnert es sich an, leere Beats aus dem Bier auf dem Platz, in dem sich die Menge der Menschen versammelt hat.

Die Diffusion ist viel einfacher als die Brownian-Bewegung, da dies kein Mikroskop braucht: Es gibt keine einzelnen Partikel, aber Sie müssen nur sicherstellen, dass es keine Konvektion zur Diffusion gibt - Mischen der Substanz infolge von Wirbelströmen (z Streams sind leicht zu bemerken, einen Tropfen lackierter Lösung, beispielsweise Tinte, in einem Glas mit heißem Wasser).

Die Diffusion ist bequem, um in dicken Gele zu beobachten. Ein solches Gel kann beispielsweise in einem Glas von unter Penicillin hergestellt werden, wobei eine 4-5% ige Gelatine-Lösung darin vorbereitet ist. Gelatine muss zuerst mehrere Stunden anschwellen, und dann wird es beim Rühren vollständig gelöst, das Glas in heißes Wasser senkte. Nach dem Abkühlen wird ein Nicht-Tech-Gel in Form einer transparenten leicht trübenden Masse erhalten. Wenn mit Hilfe eines scharfen Tweezer sorgfältig in die Mitte dieser Masse eintritt, wird ein kleiner kristalliner Permanganat-Kalium ("Manganer"), dann hängt der Kristallin an dem Ort, an dem es gelassen wurde, da das Gel ihn nicht verleiht . Nach ein paar Minuten um den Kristall wird der in der violetten Farbe lackierte Kugel in der violetten Farbe wachsen, im Laufe der Zeit wird es immer mehr, während die Wände der Gläser seine Form nicht verzerren. Das gleiche Ergebnis kann mit Hilfe von kristalliner Kupferstimmung erhalten werden, nur in diesem Fall wird der Ball nicht lila, aber blau.

Warum hat sich der Ball herausgegeben, es ist klar: MNO 4 -Ionen, die während der Auflösung des Kristalls gebildet werden, werden auf die Lösung übertragen (das Gel ist hauptsächlich Wasser) und als Folge der Diffusion, die sich gleichmäßig in alle Richtungen bewegt, und Die Schwerkraftstärke beeinflusst praktisch nicht die Diffusionsrate. Die Diffusion in der Flüssigkeit ist sehr langsam: So dass der Ball in mehrere Zentimeter gewachsen ist, dauert es viele Stunden. In den Gasen ist die Diffusion viel schneller, aber trotzdem, wenn die Luft nicht gemischt worden wäre, breitete der Geruch von Spirituosen oder Ammoniakalkohol stundenlang im Raum.

Theorie der Brownian-Bewegung: Zufällige Wanderung.

Die Theorie von Smolukhovsky - Einstein erklärt die Muster und die Diffusion und die Brownian-Bewegung. Diese Muster können am Beispiel der Diffusion betrachtet werden. Wenn die Geschwindigkeit des Moleküls gleich ist u., dann in einer geraden Linie, sie während t. Wird abstand bestanden. L. = uT.Aufgrund von Kollisionen mit anderen Molekülen bewegt sich dieses Molekül jedoch nicht in einer geraden Linie, ändert sich jedoch kontinuierlich die Bewegungsrichtung. Wenn es möglich wäre, den Pfad des Moleküls zu zeichnen, würde es sich grundsätzlich nicht von den von Pärren erhaltenen Zeichnungen unterscheiden. Aus solchen Zeichnungen ist ersichtlich, dass aufgrund der chaotischen Bewegung des Moleküls verschiebt s., deutlich weniger als L.. Diese Werte sind mit der Beziehung verbunden s. \u003d, wobei l der Abstand ist, den das Molekül von einer Kollision auf die andere fliegt, die durchschnittliche Länge der freien Laufleistung. Messungen haben gezeigt, dass für Luftmoleküle bei normalem Atmosphärendruck L ~ 0,1 μm bedeutet, dass bei einer Geschwindigkeit von 500 m / s ein Stickstoffmolekül oder Sauerstoff über 10.000 Sekunden (weniger als drei Stunden) fliegen wird L. \u003d 5000 km und verschiebt sich nur von der Ausgangsposition s. \u003d 0,7 m (70 cm), so dass die Substanzen aufgrund der Diffusionsdiffusion auch in den Gasen so langsam bewegt.

Der Weg des Moleküls infolge der Diffusion (oder der Pfad des Brownian-Partikels) wird als zufälliger Wanderung (in englischer zufälliger Spaziergang) bezeichnet. Physik, Physiker beschleunigt diesen Ausdruck in Sentrunzards 'S Walk - "Pfad von Drunka." Tatsächlich ähnelt die Bewegung des Partikels von einer Position zu einem anderen (oder der Weg des Moleküls, der sich mit vielen Kollisionen befindet) der Bewegung eines betrunkenen Menschen Darüber hinaus ermöglicht Ihnen diese Analogie, dass Sie vorgeben, dass die Hauptgleichung eines solchen Prozesses im Beispiel einer eindimensionalen Bewegung ist, die leicht auf dreidimensional zusammenzufassen ist. Tun Sie es.

Lass den niedergeschlagenen Matrosen spät abends vom Zucchini herausgekommen und entlang der Straße entlang. Nachdem er den Pfad L zur nächsten Taschenlampe passiert hatte, ruhte er und ging weiter ... entweder weiter, bis zur nächsten Laterne oder zurück nach Zuccha, erinnert er sich nicht, woher er kam. Es wird fragen, wird er jemals aus dem Zucchini gehen, oder so wird es um ihn herum wandern, dann wegkehrt, dann nähern Sie sich ihm? (In einer anderen Version der Aufgabe wird gesagt, dass an beiden Enden der Straße, wo Laternen enden, schmutzigem Graben sind, und es wird gefragt, ob der Matrosen in einen von ihnen fallen kann). Intuitiv scheint es, dass die zweite Antwort richtig ist. Es ist jedoch falsch: Es stellt sich heraus: Es stellt sich heraus, dass der Matrosen allmählich von dem Nullpunkt vollständig entfernt wird, obwohl er viel langsamer ist als wenn er nur auf eine Weise war. So kann es nachgewiesen werden.

Das erste Mal an die nächste Laterne (rechts oder links), wird der Matrosen in der Ferne sein s. 1 \u003d ± l vom Quellpunkt. Da wir nur an seiner Entfernung von diesem Punkt interessieren, aber nicht die Richtung, beseitigen Sie die Zeichen, errichten Sie diesen Ausdruck auf dem Platz: s. 1 2 \u003d L 2. Nach einiger Zeit, der Matrose, der begangen hat N. "Wanderung" wird in der Ferne sein

s N. \u003d von Anfang an. Und wieder weitergegangen (in einer der Parteien) zur nächsten Laterne, - in der Ferne s N.+1 = s N. ± l oder mit dem BIAS-Quadrat, s. 2 N.+1 = s. 2 N. ± 2. s N. L + l 2. Wenn der Sailor diese Bewegung mehrmals wiederholt (von N. Vor N.+ 1), dann als Ergebnis der Mittelung (wahrscheinlich ist es wahrscheinlich N.Tonhöhe rechts oder links), Member ± 2 s N.l wird reduzieren, also s 2 N.+1 \u003d s 2 N. + L 2\u003e (Winkelklammern markierter Durchschnittswert) .l \u003d 3600 m \u003d 3,6 km, während die Verschiebung vom Nullpunkt gleich sein wird s. \u003d 190 m. Für drei Stunden wird es passieren L. \u003d 10,8 km und wechselt weiter s. \u003d 330 m usw.

Komposition u.l In der resultierenden Formel ist es möglich, mit dem Diffusionskoeffizienten zu vergleichen, der, wie der irische Physiker und die Mathematik gezeigt, George Gabriel Stokes (1819-1903), von der Größe des Partikels und der Viskosität des Mediums abhängt. Basierend auf ähnlichen Überlegungen, Einstein und brachte seine Gleichung.

Theorie der braunen Bewegung im wirklichen Leben.

Die Theorie der zufälligen Wanderung hat eine wichtige praktische Anwendung. Es wird gesagt, dass in Abwesenheit von Sehenswürdigkeiten (Sonne, Sterne, Lärm der Autobahn oder der Eisenbahn usw.), ein Mann im Wald wandert, entlang des Feldes in Burana oder in einem dichten Nebelkreis, die ganze Zeit zurückkehrt an den vorherigen Ort. Tatsächlich geht es nicht Kreise, sondern so viel wie die Moleküle oder Brownian-Partikel bewegen sich. Für den vorherigen Ort kann er zurückkehren, aber nur zufällig. Aber er überquert sich vielmals. Sie sagen auch auch, dass die Menschen in einem Blizzard in einem Blizzard fundiert "in einem Kilometer" von der nächsten Wohn- oder Straße, aber in der Tat hatte eine Person keine Chance, diesen Kilometer zu passieren, und deshalb.

Um zu berechnen, wie einfach es ist, ein Mann als Ergebnis von zufälliger Wanderung ist, müssen Sie den Wert von l kennen, d. H. Die Entfernung, die eine Person in einer geraden Linie passieren kann, ohne irgendwelche Sehenswürdigkeiten zu haben. Dieser Betrag mit Hilfe von freiwilligen Studenten maß den Arzt der geologischen und mineralischen Wissenschaftswissenschaften B. Gorobets. Natürlich ließ er sie natürlich nicht in einem dichtem Wald oder auf einem schneebedeckten Feld, alles war einfacher - der Student wurde in das Zentrum des leeren Stadions gesetzt, sie banden seine Augen und fragten in voller Stille (um die Orientierung auszuschließen auf Sounds), um an das Ende des Fußballplatzes vorbeizukommen. Es stellte sich heraus, dass der Student im Durchschnitt nur etwa 20 Meter in eine gerade Linie ging (die Abweichung von der idealen Direkte nicht um 5 ° stieg, und dann begann ich immer mehr von der Anfangsrichtung abweichen. Am Ende stoppte er, weit davon entfernt, den Rand zu erreichen.

Lassen Sie die Person mit einer Geschwindigkeit von 2 Kilometern pro Stunde (oder eher, wanderer) in den Wald (für die Straße ist es sehr langsam, aber für einen dicken Wald - sehr schnell), dann, wenn der Wert L gleich 20 Meter ist , dann in einer Stunde wird es 2 km passieren, er wird jedoch nur auf 200 m verlagert, in zwei Stunden - etwa 280 m, in drei Stunden - 350 m, in 4 Stunden - 400 m usw. und in einer Straight Linie bei einer solchen Geschwindigkeit wäre eine Person 4 Stunden lang 8 Kilometer vergangen, daher gibt es in den Anweisungen zur Sicherheit der Feldarbeit eine solche Regel: Wenn die Richtlinien verloren gehen, ist es notwendig, an der Stelle zu bleiben, auszustatten Zuflucht und warten auf das Ende des schlechten Wetters (die Sonne kann aussehen) oder Hilfe. Im Wald helfen die Sehenswürdigkeiten - Bäume oder Büsche, und jedes Mal, wenn Sie zwei solcher Richtlinien behalten müssen - eines vor dem anderen von hinten. Aber natürlich ist es am besten, einen Kompass mit Ihnen zu nehmen ...

Ilya Leenson.

Literatur:

Mario Lofzzi. Geschichte der Physik. M., Mir, 1970
Kerker M. Brownische Bewegungen und molekulare Realität vor 1900. Journal of Chemical Education, 1974, Vol. 51, № 12
Leenson i.a. Chemische Reaktionen. M., Astrel, 2002