Броуновское движение

Броуновское движение (движение молекул)

Броуновское движение

Броуновское движение — беспорядочное движение микроскопических видимых, взвешенных в жидкости или газе частиц твердого вещества, вызываемое тепловым движением частиц жидкости или газа.

Броуновское движение никогда не прекращается. Броуновское движение связано с тепловым движением, но не следует смешивать эти понятия.

Броуновское движение является следствием и свидетельством существования теплового движения.

Броуновское движение — наиболее наглядное экспериментальное подтверждение представлений молекулярно-кинетической теории о хаотическом тепловом движении атомов и молекул.

Если промежуток наблюдения достаточно велик, чтобы силы, действующие на частицу со стороны молекул среды, много раз меняли своё направление, то средний квадрат проекции её смещения на какую-либо ось (в отсутствие других внешних сил) пропорционален времени.

При выводе закона Эйнштейна предполагается, что смещения частицы в любом направлении равновероятны и что можно пренебречь инерцией броуновской частицы по сравнению с влиянием сил трения (это допустимо для достаточно больших времен).

Формула для коэффициента D основана на применении закона Стокса для гидродинамического сопротивления движению сферы радиусом а в вязкой жидкости. Соотношения для и D были экспериментально подтверждены измерениями Ж. Перрена (J. Perrin) и T. Сведберга (T. Svedberg). Из этих измерений экспериментально определены постоянная Больцмана k и Авогадро постоянная NА.

Кроме поступательного Броуновского движения, существует также вращательное Броуновского движение — беспорядочное вращение броуновской частицы под влиянием ударов молекул среды. Для вращательного Броуновского движения среднее квадратичное угловое смещение частицы пропорционально времени наблюдения. Эти соотношения были также подтверждены опытами Перрена, хотя этот эффект гораздо труднее наблюдать, чем поступательное Броуновское движение.

Сущность явления

Броуновское движение происходит из-за того, что все жидкости и газы состоят из атомов или молекул — мельчайших частиц, которые находятся в постоянном хаотическом тепловом движении, и потому непрерывно толкают броуновскую частицу с разных сторон.

Было установлено, что крупные частицы с размерами более 5 мкм в броуновском движении практически не участвуют (они неподвижны или седиментируют), более мелкие частицы (менее 3 мкм) двигаются поступательно по весьма сложным траекториям или вращаются.

Когда в среду погружено крупное тело, то толчки, происходящие в огромном количестве, усредняются и формируют постоянное давление. Если крупное тело окружено средой со всех сторон, то давление практически уравновешивается, остаётся только подъёмная сила Архимеда — такое тело плавно всплывает или тонет.

Если же тело мелкое, как броуновская частица, то становятся заметны флуктуации давления, которые создают заметную случайно изменяющуюся силу, приводящую к колебаниям частицы. Броуновские частицы обычно не тонут и не всплывают, а находятся в среде во взвешенном состоянии.

Теория броуновского движения

В 1905 году Альбертом Эйнштейном была создана молекулярно-кинетическая теория для количественного описания броуновского движения.В частности, он вывел формулу для коэффициента диффузии сферических броуновских частиц:

где D — коэффициент диффузии, R — универсальная газовая постоянная, T — абсолютная температура, NA — постоянная Авогадро, а — радиус частиц, ξ — динамическая вязкость.

Броуновское движение как немарковский
случайный процесс

Хорошо разработанная за последнее столетие теория броуновского движения является приближенной. И хотя в большинстве практически важных случаев существующая теория даёт удовлетворительные результаты, в некоторых случаях она может потребовать уточнения.

Так, экспериментальные работы, проведённые в начале XXI века в Политехническом университете Лозанны, Университете Техаса и Европейской молекулярно-биологической лаборатории в Гейдельберге (под руководством С.

Дженей) показали отличие поведения броуновской частицы от теоретически предсказываемого теорией Эйнштейна — Смолуховского, что было особенно заметным при увеличении размеров частиц.

Исследования затрагивали также анализ движения окружающих частиц среды и показали существенное взаимное влияние движения броуновской частицы и вызываемое ею движение частиц среды друг на друга, то есть наличие «памяти» у броуновской частицы, или, другими словами, зависимость её статистических характеристик в будущем от всей предыстории её поведения в прошлом. Данный факт не учитывался в теории Эйнштейна — Смолуховского.
Процесс броуновского движения частицы в вязкой среде, вообще говоря, относится к классу немарковских процессов, и для более точного его описания необходимо использование интегральных стохастических уравнений.

Источник: http://grafika.me/node/117

Броуновское движение

Броуновское движение
Подробности Категория: Б 2345

БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ, хаотическое никогда не прекращающееся движение мелких частиц, взвешенных внутри жидкости или газа, поддерживаемое тепловым движением молекул; впервые наблюдалось английским ботаником Броуном в 1827 году с помощью микроскопа.

Исследование этого явления показало, что движение частичек тем интенсивнее, чем мельче сами частицы, чем меньше вязкость жидкости и чем выше ее температура. Оно не имеет ничего общего с движением частичек, захваченных потоком жидкости, т. к.

можно установить, что направление и скорость движения одной частички совсем не связаны с движением соседней, даже очень к ней близкой частицы. Так же точно броуновское движение не зависит от электризации, от освещения, от сотрясения или от какой-либо другой внешней причины.

Оно целиком определяется причинами внутренними, никогда не прекращающимися, и таким образом служит убедительнейшим доказательством существования непрерывного хаотического движения молекул в неподвижных на вид жидкостях или газах.

Винер в 1863 г. и затем, с гораздо большей ясностью, Гуи в 1888 г. высказали такое толкование броуновского движения, но только в 1905 г. Эйнштейн дал количественную его теорию, которая была затем проверена и подтверждена Перреном.

Мы представляем себе, что в состоянии теплового равновесия каждая молекула жидкости или газа находится в непрерывном движении, причем скорость достигает нескольких сот метров в секунду. В газах, где расстояние между молекулами сравнительно велико, молекула движется прямолинейно до первого столкновения с другой молекулой.

Здесь она быстро меняет как направление своего движения, так и скорость его. В воздухе, при нормальном давлении, число таких столкновений отдельных молекул достигает нескольких миллиардов в сек., и каждый раз меняется характер движения. В жидкостях, где молекулы настолько близки, что все время влияют друг на друга, их движение еще более сложно и запутанно.

Если в эту кишащую массу молекул поместить большую твердую частицу, то молекулы в своем движении будут на нее наталкиваться с разных сторон и с разной силой.

Если частица велика, то число испытываемых ею отдельных толчков громадно, и действие их, в среднем, уравновешивается; за данное, даже очень короткое время она успеет испытать столько же толчков справа, сколько и слева, столько же сверху, сколько и снизу, и в результате мы ничего, кроме равномерного, всестороннего, сжимающего ее давления (гидростатического давления), не заметим. Но чем мельче эта частица, тем меньше число испытываемых ею за данное время толчков, и здесь может оказаться, что в один момент толчки справа перевешивают толчки слева, в другой момент перевешивают толчки снизу, в третий — спереди, потом, быть может, сверху и т. д. Каждый такой перевес толчков с определенной стороны двигает частицу и перемещает ее. Если мы и не видим непосредственно отдельного молекулярного толчка, то мы замечаем, как они все кидают частицу то в одну, то в другую сторону. Ясно, что чем меньше частица и чем сильнее испытываемые ею толчки, тем резче будет размах ее движения, которое и наблюдается как броуновское движение. Действительно, опыт показывает, что чем мельче частица и чем выше температура жидкости, тем сильнее броуновское движение.

Перейдем к количественному описанию броуновского движения. Движение частички в жидкости так сложно и столкновения, испытываемые ею с окружающими молекулами, так часты и случайны, что проследить и вычислить точно закон движения было бы невозможно.

Но зато эта же частица и случайность столкновений позволяют определить некоторые средние значения. Говорить об определенной скорости броуновского движения не приходится, потому что не только величина, но и направление скорости изменяется самым хаотическим образом.

Эйнштейн предложил измерять среднее удаление частички от данного ее положения через определенный промежуток времени. Простое, сравнительно, рассуждение показывает, что за двойной промежуток времени частичка удаляется, в среднем, не на двойное расстояние, а гораздо меньше.

Действительно, движение частицы за первую половину этого времени совсем не связано с движением ее за вторую половину; она может с такой же вероятностью уйти еще дальше вперед, как и вернуться назад или пойти в сторону.

Соединяя прямой линией начальное положение частицы с ее конечным положением, мы увидим, что эта линия будет замыкающей стороной треугольника, составленного перемещением частицы за первую и вторую половину. Т. о.

эта линия может оказаться вдвое длиннее, чем удаление за первую половину наблюдаемого промежутка времени; но может случиться, что частица вернется назад, так что длина этой линии будет равна нулю; возможно, конечно, и всякое промежуточное значение.

Если среднее перемещение за единицу времени мы обозначим через х, то такое же среднее перемещение за следующую единицу времени м. б. направлено под каким угодно углом к предыдущему, от 0 до ±180°, причем каждый из этих углов встречается одинаково часто.

Вычисление показывает, что среднее перемещение за двойной промежуток времени мы получим, если представим себе, что направление перемещения за вторую единицу времени было перпендикулярно перемещению за первую единицу времени. Величина этого перемещения по гипотенузе, как легко видеть, будет равна х∙√2. Если мы прибавим третью единицу времени, то те же соображения пока лгут, что перемещение за три единицы времени равно х∙√3, а за n единиц времени х∙√n. Таким образом перемещение частички, участвующей в броуновском движении, пропорционально корню квадратному из промежутка времени, или, что то же, средний квадрат перемещения пропорционален промежутку времени.

Теория Эйнштейна приводит к следующей формуле для перемещения х шаровой частицы а за промежуток времени t:

Здесь R выражает газовую постоянную, равную 8,313∙107 эрг/градус; N- число молекул в грам-молекуле, равное 6,062∙1023, следовательно, R/N= 1,37∙10-16; Т — абсолютная температура, η — коэффициент внутреннего трения жидкости и а — радиус шаровидной частички. Рисунок, сделанный Перреном по наблюдению под микроскопом одной частички гуммигута в воде и отмечающий положение частички через каждые 30 сек., показывает характер броуновского движения.

Перрену удалось установить аналогичный закон броуновского движения и для вращательного движения частички в жидкости. Указанная формула позволяет вычислить число N, пользуясь наблюдениями над броуновским движением.

Измерения Перрена дали величину несколько большую истинной вследствие того, что движение частичек вблизи стенки испытывает большее трение, чем внутри жидкости.

Как показал ученик Перрена, Константен, если перечислить наблюдения Перрена, учтя это обстоятельство, то мы получим правильное, приведенное выше, значение N.

Законы броуновского движения, справедливые для любых частичек в любой жидкости, м. б. перенесены и на движение молекул. Как оказалось, они весьма удовлетворительно выясняют явления диффузии и позволяют судить о размерах молекул.

Броуновское движение послужило основанием для широкого развития статистической физики и в частности метода флуктуации, весьма плодотворного не только в области молекулярной физики, но и для теории лучистой энергии и электронных явлений.

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 2 — 1928 г.

Источник: https://azbukametalla.ru/entsiklopediya/b/brounovskoe-dvizhenie.html

Броуновское движение в физике

Броуновское движение

  • Определение броуновского движения
  • Открытие броуновского движения
  • Броуновское движение и атомно-молекулярная теория
  • Теория броуновского движения
  • Броуновское движение и диффузия
  • Примеры броуновского движения в реальной жизни
  • Броуновское движение, видео
  • Определение броуновского движения

    Броуновским движением называется хаотическое и беспорядочное движение маленьких частиц, как правило, молекул в разных жидкостях или газах.

    Причиной возникновения броуновского движения является столкновение одних (более мелких частиц) с другими частицами (уже более крупными).

    Какая история открытия броуновского движения, его значение в физике, и в частности в атомно-молекулярной теории? Какие примеры броуновского движения есть в реальной жизни? Обо всем этом читайте далее в нашей статье.

    Открытие броуновского движения

    Первооткрывателем броуновского движения был английский ботаник Роберт Броун (1773-1858), собственно именно в его честь оно и названо «броуновским». В 1827 году Роберт Броун занимался активными исследованиями пыльцы разных растений.

    Особенно сильно его интересовало, то, какое участие пыльца принимает в размножении растений.

    И вот как то, наблюдая в микроскоп движение пыльцы в овощном соке, ученый заметил, что мелкие частицы то и дело совершают случайные извилистые движения.

    Наблюдение Броуна подтвердили и другие ученые. В частности было подмечено, что частицы имеют свойство ускоряться с увеличением температуры, а также с уменьшением размера самих частиц. А при увеличении вязкости среды, в которой они находились, их движение наоборот, замедлялось.

    Роберт Броун, открыватель броуновского движения.

    Сначала Роберт Броун подумал, что он наблюдает движение, даже «танец» каких-то живых микроорганизмов, ведь и сама пыльца – это, по сути, мужские половые клетки растений. Но похожее движение имели и частицы мертвых растений, и даже растений засушенных сто лет назад в гербариях.

    Еще больше удивился ученый, когда стал исследовать неживую материю: мелкие частицы угля, сажи, и даже частички пыли лондонского воздуха. Затем под микроскоп исследователя попало стекло, различные и разнообразные минералы.

    И везде были замечены эти «активные молекулы», пребывающие в постоянном и хаотичном движении.

    : вы и сами можете наблюдать броуновское движение своими глазами, для этого вам понадобится не сильный микроскоп (ведь во время жизни Роберта Броуна еще не было мощных современных микроскопов).

    Если рассматривать через этот микроскоп, например, дым в зачерненной коробке и освещенный боковым лучом света, то можно будет увидеть маленькие кусочки сажи и пепла, которые будут непрерывно скакать туда-сюда.

    Это и есть броуновское движение.

    Броуновское движение и атомно-молекулярная теория

    Открытое Броуном движение вскоре стало очень известным в научных кругах. Сам первооткрыватель с удовольствием показывал его многим своим коллегам.

    Однако долгие годы и сам Роберт Броун, ни его коллеги не могли объяснить причины возникновения броуновского движения, то почему оно вообще происходит.

    Тем более что броуновское движение было совершенно беспорядочным и не поддавалось никакой логике.

    Его пояснение было дано лишь в конце ХIX века и оно не сразу было принято научным сообществом. В 1863 году немецкий математик Людвиг Кристиан Винер предположил, что броуновское движение обусловлено колебательными движениями неких невидимых атомов.

    По сути это было первое объяснение этого странного явления, связанное со свойствами атомов и молекул, первая попытка при помощи броуновского движения проникнуть в тайну строения материи.

    В частности Винер попытался измерить зависимость скорости движения частиц от их размера.

    Впоследствии идеи Винера были развиты другими учеными, среди них был известный шотландский физик и химик Уильям Рамзай.

    Именно ему удалось доказать, что причиной броуновского движения мелких частиц являются удары на них еще более мелких частиц, которые в обычный микроскоп уже не видны, подобно тому, как не видны с берега волны качающие далекую лодку, хотя движение самой лодки видно вполне ясно.

    Уильям Рамзай в своей лаборатории.

    Таким образом броуновское движение стало одной из составных частей атомно-молекулярной теории и одновременно важным доказательством того факта, что вся материя, состоит из мельчайших частиц: атомов и молекул.

    В это трудно поверить, но еще в начале ХХ века часть ученых отрицала атомно-молекулярную теорию, и не верила в существование молекул и атомов.

    Научные работы Рамзая связанные с броуновским движением нанесли сокрушительный удар противникам атомизма, и заставили всех ученых окончательно убедиться, что вот смотрите сами, атомы и молекулы существуют, и их действие можно видеть собственным глазами.

    Теория броуновского движения

    Несмотря на внешний беспорядок хаотического движения частиц, их случайные перемещения все-таки попытались описать математическими формулами. Так родилась теория броуновского движения.

    К слову, одним из тех, кто разрабатывал эту теорию, был польский физик и математик Мариан Смолуховский, который как раз в то время работал во Львовском университете и жил в родном городе автора этой статьи, в прекрасном украинском городе Львове.

    Львовский университет, ныне университет им. И. Франка.

    Параллельно с Смолуховским теорией броуновского движения занимался один из светочей мировой науки – знаменитый Альберт Эйнштейн, который в то время еще был молодым и никому известным работником в Патентном бюро швейцарского города Берна.

    Оба ученых в результате создали свою теорию, которую можно также называть теорией Смолуховского-Эйнштейна. В частности была сформирована математическая формула, согласно нее среднее значение квадрата смещения броуновской частицы (s2) за время t прямо пропорционально температуре Т и обратно пропорционально вязкости жидкости n, размеру частицы r и постоянной Авогадро.

    NA: s2 = 2RTt/6phrNA – так выглядит эта формула.

    R в формуле – газовая постоянная. Так, если за 1 мин частица диаметром 1 мкм сместится на 10 мкм, то за 9 мин – на 10 = 30 мкм, за 25 мин – на 10= 50 мкм и т.д.

    В аналогичных условиях частица диаметром 0,25 мкм за те же отрезки времени (1, 9 и 25 мин) сместится соответственно на 20, 60 и 100 мкм, так как = 2.

    Важно, что в приведенную формулу входит постоянная Авогадро, которую таким образом, можно определить путем количественных измерений перемещения броуновской частицы, что и сделал французский физик Жан Батист Перрен.

    Для наблюдений за броуновскими частицами Перрен использовал новейший на то время ультрамикроскоп, через который уже были видны мельчайшие частицы вещества.

    В своих опытах ученый, вооружившись секундомером, отмечал положения тех или иных броуновских частиц через равные интервалы времени (например, через 30 секунд).

    Затем соединяя положения частиц прямыми линями, получались разнообразные замысловатые траектории их движения. Все это зарисовывались на специальном разграфленном листе.

    Так выглядели эти рисунки.

    Составляя теоретическую формулу Эйнштейна со своими наблюдениями Перрен смог получить максимально точное для того времени значение числа Авогадро: 6,8.1023

    Своими опытами он подтвердил теоретические выводы Эйнштейна и Смолуховского.

    Броуновское движение и диффузия

    Перемещения частиц при броуновском движении, внешне очень похоже с движением частиц при диффузии – взаимному проникновению молекул разных веществ под действием температуры.

    Тогда в чем же различие между броуновским движением и диффузией? В действительности, и диффузия и броуновское движение происходят по причине хаотического теплового движения молекул, и как результат описываются похожими математическими правилами.

    Разница между ними в том, что при диффузии молекула всегда движется по прямой линии, пока не столкнется с другой молекулой, после чего она изменит траекторию своего движения.

    Броуновская частица «свободного полета» не совершает, а испытывает очень мелкие и частые как бы «дрожания», вследствие которых она хаотически перемещается то туда, то сюда. Говоря образным языком, броуновская частица подобна пустой банки пива, валяющейся на площади, где собралась большая толпа народу.

    Люди снуют туда-сюда, задевают банку своими ногами и она летает хаотически в разные стороны подобно броуновской частице. А движение самих людей в толпе уже более характерно для движения частиц при диффузии.

    Если же смотреть на микро уровне, то причиной движения броуновской частицы является ее столкновение с более мелкими частицами, в то время как при диффузии частицы сталкиваются с себе подобными другими частицами.

    И диффузия и броуновское движение происходит под действием температуры. С уменьшением температуры, как скорость частиц при броуновском движении, так и скорость движения частиц при диффузии замедляются.

    Примеры броуновского движения в реальной жизни

    Теория броуновского движения, этих случайных блужданий имеет и практическое воплощение в нашей реальной жизни. Например, почему, человек, который заблудился в лесу, периодически возвращается на одно и то же место? Потому, что он ходит не кругами, а примерно так, как движется обычно броуновская частица. Поэтому свой собственный путь он пересекает сам много раз.

    Поэтому, не имея четких ориентиров и направлений движения, заблудившийся человек уподобляется броуновской частице, совершающей хаотические движения.

    Но чтобы выйти из леса нужно иметь четкие ориентиры, разработать систему, вместо того, чтобы совершать разные бессмысленные действия.

    Одним словом, не стоит вести себя в жизни подобно броуновской частице, бросаясь из стороны в сторону, а знать свое направление, цель и призвание, иметь мечты, смелость и упорство их достигать. Вот так из физики мы плавно перешли к философии. На этом заканчиваем эту статью.

    Броуновское движение, видео

    И в завершение образовательное видео по теме нашей статьи.

    При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту pavelchaika1983@gmail.com или в Фейсбук, с уважением автор.

    Эта статья доступна на английском языке – Brownian Motion.

    Источник: https://www.poznavayka.org/fizika/brounovskoe-dvizhenie/

    Броуновское движение — Класс!ная физика

    Броуновское движение

    «Физика — 10 класс»

    Вспомните из курса физики основной школы явление диффузии.
    Чем может быть объяснено это явление?

    Ранее вы узнали, что такое диффузия, т. е. проникновение молекул одного вещества в межмолекулярное пространство другого вещества. Это явление определяется беспорядочным движением молекул. Этим можно объяснить, например, тот факт, что объём смеси воды и спирта меньше объёма составляющих её компонентов.

    Но самое очевидное доказательство движения молекул можно получить, наблюдая в микроскоп мельчайшие, взвешенные в воде частицы какого-либо твёрдого вещества. Эти частицы совершают беспорядочное движение, которое называют броуновским.

    Броуновское движение — это тепловое движение взвешенных в жидкости (или газе) частиц.

    Наблюдение броуновского движения.

    Английский ботаник Р. Броун (1773—1858) впервые наблюдал это явление в 1827 г., рассматривая в микроскоп взвешенные в воде споры плауна.

    Позже он рассматривал и другие мелкие частицы, в том числе частички камня из египетских пирамид. Сейчас для наблюдения броуновского движения используют частички краски гуммигут, которая нерастворима в воде.

    Эти частички совершают беспорядочное движение. Самым поразительным и непривычным для нас является то, что это движение никогда не прекращается. Мы ведь привыкли к тому, что любое движущееся тело рано или поздно останавливается.

    Броун вначале думал, что споры плауна проявляют признаки жизни.

    Броуновское движение — тепловое движение, и оно не может прекратиться. С увеличением температуры интенсивность его растёт.

    На рисунке 8.3 приведены траектории движения броуновских частиц. Положения частиц, отмеченные точками, определены через равные промежутки времени — 30 с. Эти точки соединены прямыми линиями. В действительности траектория частиц гораздо сложнее.

    Объяснение броуновского движения.

    Объяснить броуновское движение можно только на основе молекулярно-кинетической теории.

    «Немногие явления способны так увлечь наблюдателя, как броуновское движение. Здесь наблюдателю позволяется заглянуть за кулисы того, что совершается в природе. Перед ним открывается новый мир — безостановочная сутолока огромного числа частиц. Быстро пролетают в поле зрения микроскопа мельчайшие частицы, почти мгновенно меняя направление движения.

    Медленнее продвигаются более крупные частицы, но и они постоянно меняют направление движения. Большие частицы практически толкутся на месте. Их выступы явно показывают вращение частиц вокруг своей оси, которая постоянно меняет направление в пространстве. Нигде нет и следа системы или порядка.

    Господство слепого случая — вот какое сильное, подавляющее впечатление производит эта картина на наблюдателя». R. Поль (1884—1976).

    Причина броуновского движения частицы заключается в том, что удары молекул жидкости о частицу не компенсируют друг друга.

    На рисунке 8.4 схематически показано положение одной броуновской частицы и ближайших к ней молекул.

    При беспорядочном движении молекул передаваемые ими броуновской частице импульсы, например слева и справа, неодинаковы. Поэтому отлична от нуля результирующая сила давления молекул жидкости на броуновскую частицу. Эта сила и вызывает изменение движения частицы.

    Молекулярно-кинетическая теория броуновского движения была создана в 1905 г. А. Эйнштейном (1879—1955). Построение теории броуновского движения и её экспериментальное подтверждение французским физиком Ж. Перреном окончательно завершили победу молекулярно-кинетической теории. В 1926 г. Ж. Перрен получил Нобелевскую премию за исследование структуры вещества.

    Опыты Перрена.

    Идея опытов Перрена состоит в следующем. Известно, что концентрация молекул газа в атмосфере уменьшается с высотой. Если бы не было теплового движения, то все молекулы упали бы на Землю и атмосфера исчезла бы.

    Однако если бы не было притяжения к Земле, то за счёт теплового движения молекулы покидали бы Землю, так как газ способен к неограниченному расширению. В результате действия этих противоположных факторов устанавливается определённое распределение молекул по высоте, т. е.

    концентрация молекул довольно быстро уменьшается с высотой. Причём чем больше масса молекул, тем быстрее с высотой убывает их концентрация.

    Броуновские частицы участвуют в тепловом движении. Так как их взаимодействие пренебрежимо мало, то совокупность этих частиц в газе или жидкости можно рассматривать как идеальный газ из очень тяжёлых молекул. Следовательно, концентрация броуновских частиц в газе или жидкости в поле тяжести Земли должна убывать по тому же закону, что и концентрация молекул газа. Закон этот известен.

    Перрен с помощью микроскопа большого увеличения и малой глубины поля зрения (малой глубины резкости) наблюдал броуновские частицы в очень тонких слоях жидкости.

    Подсчитывая концентрацию частиц на разных высотах, он нашёл, что эта концентрация убывает с высотой по тому же закону, что и концентрация молекул газа.

    Отличие в том, что за счёт большой массы броуновских частиц убывание происходит очень быстро.

    Все эти факты свидетельствуют о правильности теории броуновского движения и о том, что броуновские частицы участвуют в тепловом движении молекул.

    Подсчёт броуновских частиц на разных высотах позволил Перрену определить постоянную Авогадро совершенно новым методом. Значение этой постоянной совпало с ранее известным.

    Источник: «Физика — 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский

    Назад в раздел «Физика — 10 класс, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский»

    Основные положения МКТ. Тепловые явления — Физика, учебник для 10 класса — Класс!ная физика

    Почему тепловые явления изучаются в молекулярной физике — Основные положения молекулярно-кинетической теории. Размеры молекул — Примеры решения задач по теме «Основные положения МКТ» — Броуновское движение — Силы взаимодействия молекул. Строение газообразных, жидких и твёрдых тел — Идеальный газ в МКТ.

    Среднее значение квадрата скорости молекул — Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов — Примеры решения задач по теме «Основное уравнение молекулярно-кинетической теории» — Температура и тепловое равновесие — Определение температуры. Энергия теплового движения молекул — Абсолютная температура.

    Температура — мера средней кинетической энергии молекул — Измерение скоростей молекул газа — Примеры решения задач по теме «Энергия теплового движения молекул» — Уравнение состояния идеального газа — Примеры решения задач по теме «Уравнение состояния идеального газа» — Газовые законы — Примеры решения задач по теме «Газовые законы» — Примеры решения задач по теме «Определение параметров газа по графикам изопроцессов»

    Источник: http://class-fizika.ru/10_a208.html

    Booksm
    Добавить комментарий