Броунівський рух
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Броунівський рух

Броунівський рух, правильніше брауновськоє рух, безладний рух малих (розмірами в декількох мкм і менш) часток, зважених в рідині або газі, що відбувається під дією поштовхів з боку молекул довкілля. Відкрито Р. Броуном в 1827. Видимі лише під мікроскопом зважені частки рухаються незалежно один від одного і описують складні зигзагоподібні траєкторії. Б. д. не слабшає з часом і не залежить від хімічних властивостей середовища. Інтенсивність Би. д. збільшується із зростанням температури середовища і із зменшенням її в'язкості і розмірів часток.

загрузка...

  Послідовне пояснення Б. д. було дано А. Ейнштейном і М. Смолуховським в 1905—06 на основі молекулярно-кінетичній теорії. Згідно цієї теорії, молекули рідини або газу знаходяться в постійному тепловому русі, причому імпульси різних молекул неоднакові по величині і напряму. Якщо поверхня частки, поміщеної в таке середовище, мала, як це має місце для броунівської частки, то удари, що випробовуються часткою з боку молекул, що оточують її, точно не компенсуватимуться. Тому в результаті «бомбардування» молекулами броунівська частка приходить в безладний рух, міняючи величину і напрям своїй швидкості зразкове 10 14 раз в сік .

  При спостереженні Б. д. фіксується (див. мал. ) положення частки через рівні проміжки часу. Звичайно, між спостереженнями частка рухається не прямолінійно, але з'єднання послідовних положень прямими лініями дає умовну картину руху.

  Закономірності Б. д. служать наочним підтвердженням фундаментальних положень молекулярно-кінетичної теорії. Загальна картина Б. д. описується законом Ейнштейна для середнього квадрата зсуву частки  уздовж будь-якого напряму x Якщо за час між двома вимірами відбувається чимале число зіткнень частки з молекулами, то  пропорційно цьому часу t:

  Тут D — коефіцієнт дифузії, який визначається опором, що надається в'язким середовищем рухомій в ній частці. Для сферичних часток радіусу а він рівний:

D = kt/6pha, (2)

де до — Больцмана постійна, Т — абсолютне температура, h — динамічна в'язкість середовища.

  Теорія Б. д. пояснює випадкові рухи частки дією випадкових сил з боку молекул і сил тертя. Випадковий характер сили означає, що її дія за інтервал часу t 1 абсолютно не залежить від дії за інтервал t 2 , якщо ці інтервали не перекриваються. Середня за чималий час сила дорівнює нулю, і середній зсув броунівської частки  також виявляється нульовим.

  Виводи теорії Б. д. блискуче узгоджуються з експериментом, формули (1) і (2) були підтверджені вимірами Ж. Перрена і Т. Сведберга (1906). На основі цих співвідношень були експериментально визначені постійна Больцмана і Авогадро число у згоді з їх значеннями, отриманими ін. методами.

  Теорія Б. д. зіграла важливу роль в обгрунтуванні статистичної механіки (див. Статистична фізика ). Окрім цього, вона має і практичне значення. Перш за все, Би. д. обмежує точність вимірювальних приладів. Наприклад, межа точності свідчень дзеркального гальванометра визначається тремтінням люстерка, подібно до броунівської частки повітря, що бомбардується молекулами. Законами Б. д. визначається випадковий рух електронів, що викликає шуми в електричних ланцюгах. Діелектричні втрати в діелектриках пояснюються випадковими рухами молекул-диполів, складових діелектрик. Випадкові рухи іонів в розчинах електролітів збільшують їх електричний опір.

  Літ.: Ейнштейн А., Смолуховський М., рух Брауновськоє, пер.(переведення) з йому,, з доп. статтями Ю. А. Круткова і Б. І. Давидова М-код.—Л., 1936: Фейнман Р., Лейтон Р., Сендс М., Фейнмановськие лекції, по фізиці пер.(переведення) з англ.(англійський), т. 4, М., 1965.

  Ст П. Павлов.

Броунівський рух частки гуммігута у воді. Крапками відмічені послідовні положення частки через кожних 30 сік . Спостереження велися (Ж. Пероном) під мікроскопом при збільшенні ок. 3000.