 |
 |
|
 |
|
|
БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ |
| Большая советская энциклопедия (БЭС) |
правильнее брауновское движение, беспорядочное движение малых (размерами в нескольких мкм и менее) частиц, взвешенных в жидкости или газе, происходящее под действием толчков со стороны молекул окружающей среды. Открыто Р. Броуном в 1827. Видимые только под микроскопом взвешенные частицы движутся независимо друг от друга и описывают сложные зигзагообразные траектории. Б. д. не ослабевает со временем и не зависит от химических свойств среды. Интенсивность Б. д. увеличивается с ростом температуры среды и с уменьшением её вязкости и размеров частиц.
Последовательное объяснение Б. д. было дано А. Эйнштейном и М. Смолуховским (См. Смолуховский) в 1905—06 на основе молекулярно-кинетической теории. Согласно этой теории, молекулы жидкости или газа находятся в постоянном тепловом движении, причём импульсы различных молекул неодинаковы по величине и направлению. Если поверхность частицы, помещенной в такую среду, мала, как это имеет место для броуновской частицы, то удары, испытываемые частицей со стороны окружающих её молекул, не будут точно компенсироваться. Поэтому в результате «бомбардировки» молекулами броуновская частица приходит в беспорядочное движение, меняя величину и направление своей скорости примерно 1014 раз в сек.
При наблюдении Б. д. фиксируется (см. рис.) положение частицы через равные промежутки времени. Конечно, между наблюдениями частица движется не прямолинейно, но соединение последовательных положений прямыми линиями даёт условную картину движения.
Закономерности Б. д. служат наглядным подтверждением фундаментальных положений молекулярно-кинетической теории. Общая картина Б. д. описывается законом Эйнштейна для среднего квадрата смещения частицы 0187539192.tif вдоль любого направления x Если за время между двумя измерениями происходит достаточно большое число столкновений частицы с молекулами, то 0123069227.tif пропорционально этому времени :
0151346099.tif
Здесь D — коэффициент диффузии (См. Диффузия), который определяется сопротивлением, оказываемым вязкой средой движущейся в ней частице. Для сферических частиц радиуса а он равен:
D = kT/6a, (2)
где k — Больцмана постоянная, Т — абсолютное температура, — динамическая вязкость среды.
Теория Б. д. объясняет случайные движения частицы действием случайных сил со стороны молекул и сил трения. Случайный характер силы означает, что её действие за интервал времени 1 совершенно не зависит от действия за интервал 2, если эти интервалы не перекрываются. Средняя за достаточно большое время сила равна нулю, и среднее смещение броуновской частицы 0132137703.tif также оказывается нулевым.
Выводы теории Б. д. блестяще согласуются с экспериментом, формулы (1) и (2) были подтверждены измерениями Ж. Перрена и Т. Сведберга (1906). На основе этих соотношений были экспериментально определены постоянная Больцмана и Авогадро число в согласии с их значениями, полученными др. методами.
Теория Б. д. сыграла важную роль в обосновании статистической механики (см. Статистическая физика). Помимо этого, она имеет и практическое значение. Прежде всего, Б. д. ограничивает точность измерительных приборов. Например, предел точности показаний зеркального гальванометра определяется дрожанием зеркальца, подобно броуновской частице бомбардируемого молекулами воздуха. Законами Б. д. определяется случайное движение электронов, вызывающее Шумы в электрических цепях. Диэлектрические потери в диэлектриках (См. Диэлектрики) объясняются случайными движениями молекул-диполей, составляющих диэлектрик. Случайные движения ионов в растворах электролитов увеличивают их электрическое сопротивление.
Лит.: Эйнштейн А., Смолуховский М., Брауновское движение, пер. с нем,, с доп. статьями Ю. А. Круткова и Б. И. Давыдова, М.—Л., 1936: Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М., Фейнмановские лекции по физике, пер. с англ., т. 4, М., 1965.
В. П. Павлов.
0291621693.tif
Броуновское движение частицы гуммигута в воде. Точками отмечены последовательные положения частицы через каждые 30 сек. Наблюдения велись (Ж. Перроном) под микроскопом при увеличении ок. 3000.
|
| Мультимедийная энциклопедия |
| непрерывное хаотичное движение микроскопических частиц, взвешенных в газе
или жидкости, обусловленное тепловым движением молекул окружающей среды.
Это явление впервые было описано в 1827 шотландским ботаником Р.Броуном,
исследовавшим под микроскопом пыльцу растений в воде, но, по-видимому, еще
раньше его наблюдали натуралисты Ж.Бюффон и Л.Спилланцани. Впрочем, они
полагали, что имеют дело с движением микроорганизмов. Броуновское движение
можно наблюдать и в воздухе, если навести микроскоп на частицы дыма в
маленькой, освещаемой сбоку камере.
Последующие опыты показали, что данный эффект не связан ни с
микроорганизмами, ни с конвекционными потоками, которые могли бы возникать
в среде при ее нагревании светом, и в 1877 было высказано предположение,
что частицы хаотически движутся, потому что их "бомбардируют" молекулы
жидкости или газа. Идея о том, что газы и жидкости состоят из быстро
движущихся молекул, обсуждалась учеными на протяжении предшествующих 200
лет, а представление об атомном строении вещества восходит еще к ионийским
философам 5 в. до н.э., однако броуновское движение стало первым наглядным
экспериментальным подтверждением правильности этих воззрений.
Полное молекулярно-статистическое истолкование броуновского движения было
дано лишь в 1905-1906 А.Эйнштейном и М.Смолуховским. Их теоретические
выводы находились в прекрасном соответствии с экспериментальными фактами.
Было показано, что средний квадрат проекций смещения частицы Dx2 на ось x
пропорционален времени (закон Эйнштейна):
Dx2 = 2Dt,
где D - коэффициент диффузии броуновской частицы. Для сферических частиц
радиуса a он равен
D = RT/6pNah,
где R - универсальная газовая постоянная, T - абсолютная температура, N -
число Авогадро (т.е. число молекул в одном моле вещества), h -вязкость
среды. Соотношения Эйнштейна были экспериментально подтверждены
измерениями французского физика Ж.Перрена и шведского физико-химика
Т.Сведберга. С использованием этих соотношений по результатам опытов со
взвешенными частицами известного радиуса было определено число Авогадро N,
значение которого согласовывалось с данными других измерений, а из данных
о скорости диффузии молекул в воде был оценен их радиус. Эти результаты
были восприняты большинством авторитетных ученых как убедительные
доказательства справедливости молекулярно-кинетической теории.
См. также
<<АТОМ>>;
<<МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ>>;
<<СТАТИСТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА>>.
ЛИТЕРАТУРА
Эйнштейн А., Смолуховский М. Броуновское движение. М. - Л., 1936
Дорфман Л. Всемирная история физики. М., 1979 |
| Орфографический словарь Лопатина |
| бр`оуновское движ`ение, бр`оуновское движ`ение |
| Бренан - Словарь научной грамотности |
| Беспорядочное движение мельчайших частиц, взвешенных в жидкости или газе; названо по имени английского ботаника Роберта Броуна (1773-1858), который впервые [в 1827 г. - Прим. перев.] открыл это явление при наблюдении микроскопических зерен пыльцы, плавающих на поверхности воды. Броун заметил, что, хотя движение каждого отдельного зерна непредсказуемо, все зерна движутся быстрее при нагревании воды и медленнее при ее остывании. Позднее Эйнштейн написал статью о броуновском движении, в которой объяснил, что зерна испытывают толчки от молекул воды, а чем горячее вода, тем быстрее движутся ее молекулы. Броуновское движение лежит в основе современной кинетической молекулярной теории, согласно которой вещество состоит из мелких частиц (молекул), находящихся в непрерывном движении. См. <<теплота>>; <<атомы>>. |
| Научнотехнический Энциклопедический Словарь |
| БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ, неупорядоченное, зигзагообразное движение частиц, взвешенных в потоке (жидкости или газа). Вызывается неравномерностью бомбардировки более крупных частиц с разных сторон более мелкими молекулами движущегося потока. Это явление названо по имени шотландского ботаника Роберта Брауна (1773-1858), который в 1827 г. наблюдал движение растительных спор в воде. |
|
|
|
|
|
|
|
|
 |
|
 |
|
|
