Броуновское (тепловое ) движение

Броуновское движение – беспорядочное хаотичное движение коллоидных частиц. Англ. ботаник Р. Броун в 1827г. наблюдал движение пыльцы растений в её взвеси в водной среде. Позднее исследования броуновского движения проводились Р. Зигмонди, Жан Перреном, Т. Сведбергом. Теория теплового движения была развита А. Энштейном и М. Смолуховским.

Интенсивность броуновского движения тем больше, чем меньше скомпенсированы удары, которые получает одновременно частица со стороны молекул дисперсионной среды.

Интенсивность возрастает:

- с увеличением температуры;

- с уменьшением размера частиц;

- с уменьшением вязкости среды.

Для частиц больше 1-3 мкм броуновское движение прекращается. Коллоидная частица за 1 сек. изменяет направление движения 10²⁰ раз. Эйнштейн и Смолуховский для количественного выражения броуновского движения частиц ввели представление о среднем сдвиге частиц – смещение Δх – среднее расстояние, на которое смещается частица (рис. 25).

Рис. 25. Схема броуновского движения частицы.

Эйнштейн показал, что среднее значение квадрата смещения за промежутки времени t можно найти из уравнения:

- поступательное броуновское движение

где R – универсальная газовая постоянная; T – абсолютная температура; N_A – число Авогадро; η – вязкость среды; r – радиус взвешенных частиц.

Вращательное движение характеризуется средним квадратом угла вращения за определенное время t:

- вращательное броуновское движение.

Энергия вращения близка энергии поступательного движения. Жан Перрен по этим формулам вычислил значение N_А=6,5∙10²³, что доказывает, что закономерности молекулярно-кинетического движение коллоидных частиц и движение молекул в растворе одинаковы.