Si vous mélangez de l'encre ou de la peinture dans de l'eau, puis regardez cette eau au microscope, vous pouvez voir le mouvement rapide des plus petites particules de suie ou de peinture dans différentes directions. Qu'est-ce qui provoque de tels mouvements ?
Qui a découvert et quand
En 1827, le biologiste anglais Robert Brown a observé au microscope une goutte d'eau, qui a accidentellement reçu une petite quantité de pollen. Il a vu que les plus petites particules de pollen dansaient, se déplaçant de manière chaotique dans le liquide. Ainsi, le mouvement brownien nommé d'après ce scientifique a été découvert - le mouvement des plus petites particules dissoutes dans un liquide ou un gaz. Après avoir observé les différents types de pollen de sa collection, le biologiste a dissous les minéraux en poudre dans de l'eau.
En conséquence, Brown était convaincu qu'un tel mouvement chaotique n'était pas causé par le liquide lui-même ni par des influences externes sur le liquide, mais directement par le mouvement interne de la plus petite particule. Cette particule, par analogie avec le mouvement observé, a été appelée la "particule brownienne".
Développement de la théorie, ses disciples
Plus tard, la découverte de Brown a été confirmée, élargie et précisée, sur la base de la théorie de la cinétique moléculaire, par A. Einstein et M. Smoluchowski. Et le physicien français Perrin, vingt ans plus tard, grâce au perfectionnement des microscopes en train d'étudier le mouvement aléatoire d'une particule brownienne, confirma l'existence des molécules proprement dites. L'observation du mouvement brownien a permis à Perrin de calculer le nombre de molécules dans 1 mole de n'importe quel gaz et d'en déduire la formule barométrique.
La découverte du mouvement d'une particule brownienne a servi de preuve de l'existence de particules beaucoup plus petites, même pas visibles au microscope - les molécules d'un liquide et de toute autre substance. Ce sont les molécules qui, avec leur mouvement constant, forcent les particules de pollen, de suie ou de peinture à se déplacer.
Définition et taille
Si vous regardez les particules de carcasse en suspension dans l'eau à travers un microscope, vous remarquerez que les grains de différentes tailles se comportent différemment. Des particules relativement volumineuses, subissant le même nombre de chocs de tous les côtés sur une certaine période de temps, ne commencent pas à se déplacer. Et les petites particules pendant le même intervalle de temps reçoivent des impacts unilatéraux non compensés, les poussant sur le côté et se déplaçant.
Quelle est la taille d'une particule brownienne exposée à des molécules ? Il a été empiriquement prouvé que les grains de pollen cytoplasmique ne dépassent pas 3 micromètres (µm), ou 10-6 mètres, ou 10-3millimètre. Les particules plus grosses ne participent pas au mouvement constant découvert par Brown.
Donc, répondons à la question "qu'est-ce qu'une particule brownienne". Ce sont les plus petits grains d'une substance d'une taille ne dépassant pas 3 microns, qui sont en suspension dans un liquide ou un gaz, faisant un mouvement chaotique constant sous l'influence des molécules du milieu dans lequel ils se trouvent.
Théorie cinétique moléculaire
Le mouvement brownien ne s'arrête pas, ne ralentit pas dans le temps. Cela explique le concept de la théorie cinétique moléculaire, qui dit que les molécules de toute substance sont en mouvement thermique constant. Avec une augmentation de la température du milieu, la vitesse de déplacement des molécules augmente et, par conséquent, la particule brownienne, qui est soumise à des impacts moléculaires, accélère également.
En plus de la température de la matière, la vitesse du mouvement brownien dépend également de la viscosité du milieu et de la taille de la particule en suspension. Le mouvement atteindra sa vitesse maximale lorsque la température de la substance entourant la particule est élevée, la substance elle-même ne sera pas visqueuse et les particules de poussière seront les plus petites.
Les molécules d'une substance dans laquelle se trouvent les plus petites particules, entrant en collision de manière aléatoire, appliquent une force résultante (produisent une poussée), provoquant un changement dans la direction du mouvement du pollen. Mais de telles fluctuations sont très courtes dans le temps, et presque immédiatement la direction de la force appliquée change, ce qui entraîne un changement de direction du mouvement.
L'exemple le plus simple et le plus clair permettant de comprendre ce qu'est une particule brownienne est le mouvement des particules de poussière, visible dans un rayon de soleil oblique. Dans 99-55 ans. avant JC e. l'ancien poète romain Lucrèce a expliqué avec précision la cause du mouvement erratique dans le poème philosophique "Sur la nature des choses".
Regardez ici: chaque fois que la lumière du soleil passe
Dans nos demeures et les ténèbres transpercent de ses rayons, Beaucoup de petits corps dans le vide, tu verras, scintillant, Se précipitant d'avant en arrière dans une lueur rayonnante de lumière.
Pouvez-vous comprendre à quel point inlassablement
Le début des choses dans le vaste vide est agité.
Ainsi, les grandes choses aident à comprendre
Petites choses, décrivant le chemin de leur compréhension.
En plus, parce qu'il faut faire attention
À l'agitation des corps qui scintillent au soleil
Qu'en sais-tu de la matière et du mouvement, Ce qui s'y passe secrètement et à l'abri des regards.
Car vous y verrez combien de particules de poussière changent
Le chemin des chocs cachés et voler à nouveau, Pour toujours aller et venir dans toutes les directions.
Bien avant l'avènement de la technologie moderne de grossissement, Lucrèce, observant un analogue du mouvement vu par Brown, est arrivé à la conclusion que les plus petites particules de matière existent. Brown l'a confirmé en faisant l'une des découvertes scientifiques les plus importantes.
