Броунівський рух – коротко
Раніше ви дізналися, що таке дифузія, тобто проникнення молекул однієї речовини в міжмолекулярний простір іншої речовини. Це явище визначається безладним рухом молекул. Цим можна пояснити, наприклад, той факт, що обсяг суміші води і спирту менше обсягу складових її компонентів.
Але найочевидніший доказ руху молекул можна отримати, спостерігаючи в мікроскоп найдрібніші, зважені у воді частинки якої-небудь твердої речовини. Ці частинки здійснюють безладний рух, який називають броунівським.
Виріжте з паперу кружечки різних діаметрів і покажіть, що площа, яку займають кружечки, розташовані упереміш, менше суми площ, займаних цими кружечками окремо.
Запам’ятай:
Броунівський рух – це тепловий рух зважених в рідині (або газі) частинок.
Спостереження броунівського руху. Англійський ботанік Р. Броун (1773-1858) вперше спостерігав це явище в 1827 р, розглядаючи в мікроскоп зважені у воді спори плавуна.
Пізніше він розглядав і інші дрібні частинки, у тому числі частинки каменю з єгипетських пірамід. Зараз для спостереження броунівського руху використовують частинки фарби гумігут, яка нерастворима у воді. Ці частинки здійснюють безладний рух. Найбільш вражаючим і незвичним для нас є те, що цей рух ніколи не припиняється. Ми звикли до того, що будь-яке рухоме тіло рано чи пізно зупиняється. Броун спочатку думав, що спори плавуна проявляють ознаки життя.
Важливо:
Броунівський рух – тепловий рух, і він не може припинитися. Зі збільшенням температури інтенсивність його зростає.
Пояснення броунівського руху
Пояснити броунівський рух можна тільки на основі молекулярно-кінетичної теорії.
“Небагато явищ здатні так захопити спостерігача, як броунівський рух. Тут спостерігачеві дозволяється зазирнути за лаштунки того, що відбувається в природі. Перед ним відкривається новий світ – безупинна сутолока величезного числа частинок. Швидко пролітають в полі зору мікроскопа найдрібніші частинки, майже миттєво змінюючи напрямок руху. Повільніше просуваються більші частки, але і вони постійно змінюють напрямок руху. Великі частинки практично товчуться на місці. Їх виступи явно показують обертання частинок навколо своєї осі, яка постійно змінює напрямок в просторі. Ніде немає і сліду системи або порядку. Панування сліпого випадку – ось яке сильне, переважне враження справляє ця картина на спостерігача”. R. Поль (1884-1976).
Важливо:
Причина броунівського руху частки полягає в тому, що удари молекул рідини об частку не компенсують один одного.
При безладному русі молекул імпульси, що передаються ними броунівській частці, наприклад ліворуч і праворуч, неоднакові. Тому відмінна від нуля результуюча сила тиску молекул рідини на броунівську частинку. Ця сила і викликає зміну руху частинки.
Молекулярно-кінетична теорія броунівського руху була створена в 1905 р А. Ейнштейном (1879-1955). Побудова теорії броунівського руху і її експериментальне підтвердження французьким фізиком Ж. Перреном остаточно завершили перемогу молекулярно-кінетичної теорії. У 1926 р Ж. Перрен отримав Нобелівську премію за дослідження структури речовини.
Досліди Перрена
Ідея дослідів Перрена полягає в наступному. Відомо, що концентрація молекул газу в атмосфері зменшується з висотою.
Якби не було теплового руху, то всі молекули впали б на Землю і атмосфера зникла.
Однак якби не було тяжіння до Землі, то за рахунок теплового руху молекули покидали б Землю, так як газ здатний до необмеженого розширення. У результаті дії цих протилежних факторів встановлюється певний розподіл молекул по висоті, тобто концентрація молекул досить швидко зменшується з висотою. Причому чим більше маса молекул, тим швидше з висотою убуває їх концентрація.
Броунівські частинки беруть участь в тепловому русі. Так як їх взаємодія пренебрежимо мала, то сукупність цих частинок в газі або рідині можна розглядати як ідеальний газ з дуже важких молекул. Отже, концентрація броунівських часток у газі або рідині в полі тяжіння Землі повинна спадати за тим же законом, що і концентрація молекул газу. Закон цей відомий.
Перрен за допомогою мікроскопа великого збільшення і малої глибини поля зору (малої глибини різкості) спостерігав броунівські частинки в дуже тонких шарах рідини. Підраховуючи концентрацію частинок на різних висотах, він знайшов, що ця концентрація зменшується з висотою за тим же законом, що і концентрація молекул газу. Відмінність в тому, що за рахунок великої маси броунівських часток спадання відбувається дуже швидко.
Всі ці факти свідчать про правильність теорії броунівського руху і про те, що броунівські частинки беруть участь в тепловому русі молекул.
Підрахунок броунівських часток на різних висотах дозволив Перрену визначити постійну Авогадро абсолютно новим методом. Значення цієї постійної співпало з раніше відомим.
Питання для самоперевірки
- Чим визначається швидкість поширення ароматичних речовин в повітрі? Що є причиною броунівського руху частинок? Чи можна сказати, що рух броунівської частинки – це тепловий рух, Аналогічний руху молекул?
(2 votes, average: 3.50 out of 5)