30 апреля 2018

Ruch Browna

Ruch Browna (lub ruch Browna) jest ciągłym chaotycznym ruchem małych cząstek zawieszonych w cieczy lub gazie (to oznacza, że ​​siła grawitacji nie wpływa na ich ruch).

Zjawisko to po raz pierwszy zaobserwował Robert Brown (Brown, lata życia 1773 - 1858), kiedy zbadał w mikroskopie ruch pyłków zawieszonych w wodzie. W naszych czasach do takich obserwacji używa się niewielkich części gumowatej farby, która nie rozpuszcza się w wodzie. W gazie ruch Browna wykonuje na przykład zawieszone w powietrzu cząsteczki kurzu lub dymu.

Ruch Browna cząstki powstaje, ponieważ momenty, w których cząsteczki cieczy lub gazu działają na tę cząstkę, nie kompensują się wzajemnie. Cząsteczki ośrodka (czyli cząsteczki gazu lub cieczy) poruszają się chaotycznie, więc ich uderzenia prowadzą cząstkę Browna do ruchu losowego: cząstka Browna gwałtownie zmienia swoją prędkość w kierunku i wielkości.

Ruch Browna jest ruchem termicznym, którego intensywność wzrasta wraz ze wzrostem temperatury ośrodka i trwa w nieskończoność bez widocznych zmian. Intensywność ruchu Browna zwiększa się wraz ze zmniejszaniem się wielkości i masy cząstek, a także ze zmniejszającą się lepkością ośrodka.

Ruch Browna jest najbardziej widocznym eksperymentalnym potwierdzeniem istnienia atomów (cząsteczek) i ich chaotycznego ruchu termicznego. Pełna molekularno-kinetyczna teoria ruchów Browna została podana w latach 1905-1906 przez niemieckiego naukowca Alberta Einsteina (1879-1955) i polskiego fizyka Mariana Smoluchowskiego (1872-1917). W latach 1908-1911 francuski naukowiec Jean Perrin (1870-1942) przeprowadził serię eksperymentów dotyczących badania ruchów Browna i ostatecznie potwierdził prawa tego ruchu, przewidywane na podstawie teorii molekularno-kinetycznej.

Jeżeli położenie cząstki jest ustalone w małych równych odstępach czasu, na przykład co 30 sekund, trajektoria tak skonstruowanego ruchu cząstki będzie linią przerywaną. Na ryc. 1.2 pokazuje trajektorię cząstki gummygut w wodzie (według Perrin). Promień cząstek wynosi 0,52 * 10-6 m, odległość między podziałami siatki wynosi 3,4 * 10-6 m.

Ruch Browna, na przykład w metrologii, jest głównym powodem, dla którego dokładność czułych urządzeń pomiarowych jest ograniczona, ponieważ ruchy termiczne atomów części instrumentów i otoczenia powodują drgania drgań instrumentów pomiarowych.