Wenn Sie Tinte oder Farbe in Wasser mischen und dieses Wasser dann unter einem Mikroskop betrachten, können Sie die schnelle Bewegung der kleinsten Ruß- oder Farbpartikel in verschiedene Richtungen sehen. Was provoziert solche Bewegungen?
Wer entdeckte und wann
1827 beobachtete der englische Biologe Robert Brown durch ein Mikroskop einen Wassertropfen, der versehentlich eine kleine Menge Pollen bekam. Er sah, dass die kleinsten Pollenpartikel tanzten und sich chaotisch in der Flüssigkeit bewegten. So wurde die nach diesem Wissenschaftler benannte Brownsche Bewegung entdeckt – die Bewegung kleinster Teilchen, die in einer Flüssigkeit oder einem Gas gelöst sind. Nachdem der Biologe die verschiedenen Pollenarten in seiner Sammlung beobachtet hatte, löste er die pulverisierten Mineralien in Wasser auf.
Infolgedessen war Brown überzeugt, dass eine solche chaotische Bewegung nicht durch die Flüssigkeit selbst und nicht durch äußere Einflüsse auf die Flüssigkeit verursacht wurde, sondern direkt durch die innere Bewegung des kleinsten Teilchens. Dieses Teilchen wurde in Analogie zur beobachteten Bewegung das "Brownsche Teilchen" genannt.
Entwicklung der Theorie, ihre Anhänger
Später wurde Browns Entdeckung auf der Grundlage der molekularkinetischen Theorie von A. Einstein und M. Smoluchowski bestätigt, erweitert und präzisiert. Und der französische Physiker Perrin bestätigte zwanzig Jahre später dank der Verbesserung von Mikroskopen bei der Untersuchung der zufälligen Bewegung eines Brownschen Teilchens die Existenz von Molekülen im eigentlichen Sinne. Die Beobachtung der Brownschen Bewegung ermöglichte es Perrin, die Anzahl der Moleküle in 1 Mol eines beliebigen Gases zu berechnen und die barometrische Formel abzuleiten.
Die Entdeckung der Bewegung eines Brownschen Teilchens diente als Beweis für die Existenz viel kleinerer Teilchen, die nicht einmal im Mikroskop sichtbar sind - Moleküle einer Flüssigkeit und jeder anderen Substanz. Es sind die Moleküle, die durch ihre ständige Bewegung Pollen-, Ruß- oder Farbpartikel in Bewegung zwingen.
Definition und Größe
Wenn Sie die in Wasser suspendierten Kadaverpartikel durch ein Mikroskop betrachten, werden Sie feststellen, dass sich Körner unterschiedlicher Größe unterschiedlich verh alten. Relativ voluminöse Partikel, die über einen gewissen Zeitraum von allen Seiten gleich viele Erschütterungen erfahren, geraten nicht in Bewegung. Und kleine Partikel erh alten für das gleiche Zeitintervall einseitige unkompensierte Stöße, die sie zur Seite schieben und sich bewegen.
Wie groß ist ein Brownsches Teilchen, das Molekülen ausgesetzt ist? Es wurde empirisch bewiesen, dass zytoplasmatische Pollenkörner nicht größer als 3 Mikrometer (µm) oder 10-6 Meter oder 10-3Millimeter. Größere Partikel nehmen nicht an der von Brown entdeckten konstanten Bewegung teil.
Beantworten wir also die Frage "Was ist ein Brownsches Teilchen". Dies sind die kleinsten Körner einer Substanz mit einer Größe von nicht mehr als 3 Mikrometern, die in einer Flüssigkeit oder einem Gas suspendiert sind und unter dem Einfluss der Moleküle des Mediums, in dem sie sich befinden, eine ständige chaotische Bewegung ausführen.
Molekularkinetische Theorie
Die Brownsche Bewegung hört nicht auf, verlangsamt sich nicht mit der Zeit. Dies erklärt das Konzept der molekularkinetischen Theorie, die besagt, dass sich die Moleküle jeder Substanz in ständiger thermischer Bewegung befinden. Mit zunehmender Temperatur des Mediums nimmt die Bewegungsgeschwindigkeit der Moleküle zu, und dementsprechend beschleunigt sich auch das Brownsche Teilchen, das molekularen Stößen ausgesetzt ist.
Neben der Temperatur der Materie hängt die Geschwindigkeit der Brownschen Bewegung auch von der Viskosität des Mediums und der Größe der Schwebeteilchen ab. Die Bewegung erreicht ihre maximale Geschwindigkeit, wenn die Temperatur der das Partikel umgebenden Substanz hoch ist, die Substanz selbst nicht viskos ist und die Staubpartikel am kleinsten sind.
Moleküle einer Substanz, in der sich die kleinsten Partikel befinden, die zufällig zusammenstoßen, üben eine resultierende Kraft aus (erzeugen einen Stoß), was eine Richtungsänderung der Pollenbewegung bewirkt. Aber solche Schwankungen sind zeitlich sehr kurz, und fast sofort ändert sich die Richtung der aufgebrachten Kraft, was zu einer Änderung der Bewegungsrichtung führt.
Das einfachste und klarste Beispiel, mit dem Sie verstehen können, was ein Brownsches Teilchen ist, ist die Bewegung von Staubteilchen, die in einem schrägen Sonnenstrahl sichtbar sind. In 99-55 Jahren. BC e. Der antike römische Dichter Lucretius erklärte die Ursache der unberechenbaren Bewegung in dem philosophischen Gedicht „Über die Natur der Dinge“.
Schau hier: wann immer das Sonnenlicht durchscheint
In unsere Wohnungen und Dunkelheit schneidet durch mit ihren Strahlen, Viele kleine Körper in der Leere, du wirst sehen, flackernd, Im strahlenden Lichtschein hin und her eilend.
Kannst du daraus verstehen, wie unermüdlich
Der Anfang der Dinge in der weiten Leere ist unruhig.
So helfen große Dinge zu verstehen
Kleine Dinge, die den Weg für ihr Verständnis skizzieren.
Außerdem, weil du aufpassen musst
Zu dem Aufruhr in den Körpern, die im Sonnenlicht flackern
Was weißt du davon Materie und Bewegung, Was darin heimlich und verborgen passiert.
Denn dort siehst du, wie viele Staubpartikel sich verändern
Der Weg von den verborgenen Schocks und wieder zurückfliegen, Immer in alle Richtungen hin und her rennend.
Lange vor dem Aufkommen der modernen Vergrößerungstechnologie kam Lucretius, als er ein Analogon der von Brown beobachteten Bewegung beobachtete, zu dem Schluss, dass die kleinsten Materieteilchen existieren. Brown bestätigte dies, indem er eine der wichtigsten wissenschaftlichen Entdeckungen machte.
