Броуновское движение

Если наблюдать в сильный микроскоп любые маленькие частицы, находящиеся в совершенно спокойной жидкости или газе (например: капельки жира в воде; частицы, из которых состоит дым; капельки тумана в воздухе), то обнаружится, что эти частицы непрерывно движутся. Причем направление движения изменяется случайным образом. Движение меньших частиц сильнее, чем бóль ших.

Данное явление было открыто в 1827 г. Робертом Броуном и получило название броуновского движения.

Это движение вызвано толчками окружающих молекул жидкости или газа (рис. 16.1).

Читатель: Почему броуновское движение наблюдается только на очень малых частицах, видимых только в микроскоп, но совершенно незаметно, например, в стакане чая?

Автор: Причины две. Если частица мала, то число ударов молекул с разных сторон существенно различно. Если же она велика, то в среднем она получает одинаковое число ударов.

Оценим зависимость ускорения частицы от ее размеров. Предположим, что все молекулы ударяют по частице с одной стороны (рис. 16.2):

а ~ п (ускорение частицы зависит от числа ударов в единицу времени);

п ~ S (число ударов зависит от площади поверхности частицы);

S ~ R² (площадь частицы пропорциональна квадрату ее линейного размера; если частица, например, сферическая, то S = 4pR², где R – радиус частицы);

а ~ (где М – масса частицы);

М ~ R³ (где R – линейный размер).

а ~ ~ ~ ~ .

Итак, ускорение частицы убывает с ростом ее размеров, даже если все молекулы ударяют ее с одной стороны.

СТОП! Решите самостоятельно: В10, В11.