Se mescoli inchiostro o vernice nell'acqua, e poi guardi quest'acqua al microscopio, puoi vedere il rapido movimento delle più piccole particelle di fuliggine o vernice in direzioni diverse. Cosa provoca questi movimenti?
Chi ha scoperto e quando
Nel 1827, il biologo inglese Robert Brown osservò al microscopio una goccia d'acqua, che accidentalmente aveva ottenuto una piccola quantità di polline. Vide che le più piccole particelle di polline danzavano, muovendosi caoticamente nel liquido. Così è stato scoperto il movimento browniano che prende il nome da questo scienziato: il movimento delle particelle più piccole disciolte in un liquido o gas. Dopo aver osservato i diversi tipi di polline nella sua raccolta, il biologo ha sciolto i minerali in polvere nell'acqua.
Di conseguenza, Brown era convinto che tale movimento caotico non fosse causato dal liquido stesso e non da influenze esterne sul liquido, ma direttamente dal movimento interno della particella più piccola. Questa particella, per analogia con il moto osservato, fu chiamata "particella browniana".
Sviluppo della teoria, i suoi seguaci
Successivamente, la scoperta di Brown fu confermata, ampliata e specificata, sulla base della teoria cinetica molecolare, da A. Einstein e M. Smoluchowski. E il fisico francese Perrin, vent'anni dopo, grazie al perfezionamento dei microscopi nel processo di studio del moto casuale di una particella browniana, confermò l'esistenza delle molecole vere e proprie. L'osservazione del moto browniano ha permesso a Perrin di calcolare il numero di molecole in 1 mole di qualsiasi gas e di ricavare la formula barometrica.
La scoperta del movimento di una particella browniana è servita come prova dell'esistenza di particelle molto più piccole, nemmeno visibili al microscopio: molecole di un liquido e di qualsiasi altra sostanza. Sono le molecole che, con il loro movimento costante, obbligano le particelle di polline, fuliggine o vernice a muoversi.
Definizione e dimensioni
Se osservi le particelle della carcassa sospese nell'acqua attraverso un microscopio, noterai che i grani di dimensioni diverse si comportano in modo diverso. Le particelle relativamente voluminose, che subiscono lo stesso numero di shock da tutti i lati per un certo periodo di tempo, non iniziano a muoversi. E piccole particelle per lo stesso intervallo di tempo ricevono impatti unilaterali non compensati, spingendoli di lato e si muovono.
Qual è la dimensione di una particella browniana esposta alle molecole? È stato empiricamente dimostrato che i granuli di polline citoplasmatico non sono più grandi di 3 micrometri (µm), o 10-6 metri, o 10-3millimetro. Le particelle più grandi non partecipano al movimento costante scoperto da Brown.
Quindi, rispondiamo alla domanda "cos'è una particella browniana". Questi sono i grani più piccoli di una sostanza con una dimensione non superiore a 3 micron, che sono sospesi in un liquido o gas, facendo un movimento caotico costante sotto l'influenza delle molecole del mezzo in cui si trovano.
Teoria cinetica molecolare
Il movimento browniano non si ferma, non rallenta nel tempo. Questo spiega il concetto di teoria cinetica molecolare, che afferma che le molecole di qualsiasi sostanza sono in costante movimento termico. Con l'aumento della temperatura del mezzo, la velocità di movimento delle molecole aumenta e, di conseguenza, anche la particella browniana, che è soggetta a impatti molecolari, accelera.
Oltre alla temperatura della materia, la velocità del moto browniano dipende anche dalla viscosità del mezzo e dalle dimensioni della particella sospesa. Il movimento raggiungerà la sua velocità massima quando la temperatura della sostanza che circonda la particella è elevata, la sostanza stessa non sarà viscosa e le particelle di polvere saranno le più piccole.
Le molecole di una sostanza in cui si trovano le particelle più piccole, scontrandosi casualmente, applicano una forza risultante (producono una spinta), provocando un cambiamento nella direzione del movimento del polline. Ma tali fluttuazioni sono molto brevi nel tempo e quasi immediatamente la direzione della forza applicata cambia, il che porta a un cambiamento nella direzione del movimento.
L'esempio più semplice e chiaro che permette di capire cos'è una particella browniana è il movimento delle particelle di polvere, visibili in un raggio di sole obliquo. Tra 99-55 anni. AVANTI CRISTO e. l'antico poeta romano Lucrezio spiegò accuratamente la causa del movimento erratico nel poema filosofico "Sulla natura delle cose".
Guarda qui: ogni volta che passa la luce del sole
Nelle nostre dimore e l'oscurità attraversa con i suoi raggi, Molti piccoli corpi nel vuoto, vedrai, tremolanti, Correndo avanti e indietro in un radioso bagliore di luce.
Riesci a capire da questo come instancabilmente
L'inizio delle cose nel vasto vuoto è irrequieto.
Quindi sulle grandi cose aiuta a capire
Piccole cose, che tracciano il percorso per la loro comprensione.
Inoltre, perché devi prestare attenzione
Al tumulto nei corpi che tremolano alla luce del sole
Cosa ne sai dalla materia e dal movimento, Cosa succede segretamente e nascosto alla vista.
Poiché vedrai quante particelle di polvere cambiano
La via degli shock nascosti e tornare indietro, Per sempre avanti e indietro in tutte le direzioni.
Molto prima dell'avvento della moderna tecnologia di ingrandimento, Lucrezio, osservando un analogo del movimento visto da Brown, giunse alla conclusione che esistono le particelle di materia più piccole. Brown lo ha confermato facendo una delle scoperte scientifiche più importanti.
