Следующая страницаСодержаниеПредыдущая страница

2.3.2. Броуновское движение

В 1826 г. ботаник Р. Броун, наблюдая под микроскопом взвесь в виде растительной пыльцы (ликоподия), обнаружил, что частицы находятся в непрерывном движении, получившем название «броуновского». Он установил, что частицы не только перемещаются поступательно, но и поворачиваются вокруг своих осей, совершая вращательное движение. Броун проверил свои наблюдения на большом числе объектов и высказал ряд предположений относительно этого явления (так как в то время еще не существовало молекулярной теории строения вещества). Многие исследователи считали, что причиной броуновского движения являются внешние силы, а не внутренние – молекулярное движение жидкости.

Молекулярно-кинетические расчеты показывают, что коллоидные частицы способны проделывать элементарный путь l длиной 4·10-10 м за время 3·10-10 с.

В 1903 г. Р. Зигмонди и Зидентопф сконструировали ультрамикроскоп и с его помощью установили, что мелкие частицы находятся в еще более, чем крупные, интенсивном движении. Эти частицы не только колеблются около одного центра, но и совершают зигзагообразное движение. Движение крупных частиц более сложно, чем мелких, так как масса такой частицы намного превосходит массу молекул и, следовательно, каждое столкновение с движущимися молекулами отклоняет частицу на ничтожно малое расстояние.

Даже при наблюдении в ультрамикроскоп можно увидеть только суммарные пути за определенный промежуток времени. Наименьшее наблюдаемое человеком время 0,1 с, поэтому путь, составляющий длину пробега частицы, равен 107l, т.е. 10 млн. элементарных движений, следовательно, возможность наблюде­ния элементарного пути исключается. Поэтому рассматривают средний сдвиг частицы

, (2.2.87)

где xi– элементарное смещение частицы по оси x.

В 1905-1908 гг. А. Эйнштейн и М. Смолуховский независимо друг от друга разработали теорию броуновского движения. В основе теории заложены следующие предпосылки:

– кинетическая энергия частицы, взвешенной в жидкости или газе, соответствует средней кинетической энергии молекул;

– экспериментатор может не считаться с фактически пройденным частицей путем или с фактической скоростью частицы, он может ограничиться средним смещением частицы за определенное время.