Сияны немесе бояуды суға араластырып, содан кейін бұл суды микроскоппен қарасаңыз, күйе немесе бояудың ең кішкентай бөлшектерінің әртүрлі бағытта жылдам қозғалуын көруге болады. Мұндай қозғалыстарды не қоздырады?
Кім және қашан ашты
1827 жылы ағылшын биологы Роберт Браун микроскоп арқылы кездейсоқ аз мөлшерде тозаң алған су тамшысын байқады. Ол тозаңның ең кішкентай бөлшектері билеп, сұйықтықта ретсіз қозғалатынын көрді. Сонымен, осы ғалымның атымен аталған броундық қозғалыс ашылды - сұйықтықта немесе газда еріген ең кішкентай бөлшектердің қозғалысы. Коллекциясында тозаңның әртүрлі түрлерін бақылаған соң, биолог ұнтақ тәрізді минералдарды суда ерітті.
Нәтижесінде Браун мұндай ретсіз қозғалыс сұйықтықтың өзінен емес және сұйықтыққа сыртқы әсерлерден емес, тікелей ең кішкентай бөлшектің ішкі қозғалысынан болатынына сенімді болды. Бұл бөлшек бақыланатын қозғалысқа ұқсастығы бойынша "Броундық бөлшек" деп аталды.
Теорияның дамуы, оның ізбасарлары
Кейінірек Браунның ашылуын молекулалық-кинетикалық теорияға сүйене отырып, А. Эйнштейн мен М. Смолуховский растады, кеңейтті және нақтылады. Ал француз физигі Перрен жиырма жылдан кейін броундық бөлшектің кездейсоқ қозғалысын зерттеу процесінде микроскоптарды жетілдірудің арқасында дұрыс молекулалардың бар екенін растады. Броун қозғалысын бақылау Перринге кез келген газдың 1 мольіндегі молекулалар санын есептеп, барометрлік формуланы шығаруға мүмкіндік берді.
Броундық бөлшектің қозғалысының ашылуы микроскопта көрінбейтін әлдеқайда кішірек бөлшектердің - сұйықтықтың және кез келген басқа заттардың молекулаларының бар екендігінің дәлелі болды. Тозаңның, күйенің немесе бояудың бөлшектерін тұрақты қозғалыспен қозғалтуға мәжбүр ететін молекулалар.
Анықтама және өлшем
Суда ілінген ұшаның бөлшектерін микроскоп арқылы қарасаңыз, әртүрлі өлшемдегі дәндердің әрекеті басқаша екенін байқайсыз. Белгілі бір уақыт аралығында барлық жағынан бірдей соққыларды бастан кешіретін салыстырмалы көлемді бөлшектер қозғала бастайды. Ал бірдей уақыт аралығындағы шағын бөлшектер біржақты өтелмейтін соққыларды алып, оларды бүйіріне қарай итеріп, қозғалады.
Молекулалардың әсерінен броундық бөлшектің мөлшері қандай? Цитоплазмалық тозаң дәндері 3 микрометрден (мкм) немесе 10-6 метрден немесе 10-3 аспайтыны эмпирикалық түрде дәлелденген.миллиметр. Үлкенірек бөлшектер Браун ашқан тұрақты қозғалыстың қатысушысы болмайды.
Олай болса, «Броундық бөлшек дегеніміз не» деген сұраққа жауап берейік. Бұл сұйық немесе газда ілініп тұратын, өздері орналасқан орта молекулаларының әсерінен тұрақты ретсіз қозғалыс жасайтын, көлемі 3 микроннан аспайтын заттың ең ұсақ түйіршіктері.
Молекулалық-кинетикалық теория
Браундық қозғалыс уақытында тоқтамайды, бәсеңдемейді. Бұл кез келген заттың молекулалары тұрақты жылулық қозғалыста болады деген молекулалық-кинетикалық теория тұжырымдамасын түсіндіреді. Ортаның температурасының жоғарылауымен молекулалардың қозғалыс жылдамдығы артады, сәйкесінше молекулалық әсерге ұшырайтын броундық бөлшек те жылдамдайды.
Заттың температурасынан басқа, броундық қозғалыс жылдамдығы ортаның тұтқырлығына және ілінген бөлшектің өлшеміне де байланысты. Қозғалыс бөлшекті қоршап тұрған заттың температурасы жоғары болғанда, заттың өзі тұтқыр болмайды, ал шаң бөлшектері ең кішкентай болғанда максималды жылдамдыққа жетеді.
Ең ұсақ бөлшектері орналасқан заттың молекулалары кездейсоқ соқтығысады, тозаң қозғалысы бағытының өзгеруіне әкелетін нәтижелік күш түсіреді (итеру жасайды). Бірақ мұндай ауытқулар уақыт бойынша өте қысқа және әсер етуші күштің бағыты бірден өзгереді, бұл қозғалыс бағытының өзгеруіне әкеледі.
Броундық бөлшектің не екенін түсінуге мүмкіндік беретін ең қарапайым және айқын мысал - қиғаш күн сәулесінде көрінетін шаң бөлшектерінің қозғалысы. 99-55 жылдары. BC e. Ежелгі Рим ақыны Лукреций «Заттардың табиғаты туралы» философиялық поэмасындағы тұрақсыз қозғалыстың себебін дәл түсіндірді.
Мына жерден қараңыз: күн сәулесі түскен сайын
Тұрғындарымызға және қараңғылық өз сәулелерімен өтеді, Бос жерде көптеген кішкентай денелерді көресіз, жыпылықтайды, Жарқыраған жарқырауда алға-артқа жүгіру.
Осыдан қалай шаршамайтынын түсінесің бе
Ұлы бос кеңістіктегі істердің басы тынышсыз.
Тамаша нәрселер туралы түсінуге көмектеседі
Ұсақ нәрселер, олардың түсіну жолын көрсетеді.
Сонымен қатар, назар аудару керек болғандықтан
Күн сәулесінде жыпылықтайтын денелердегі дүрбелеңге
Одан материя мен қозғалыстан не білесің, Онда жасырын және көрінбейтін не болады.
Сіз сонда қанша шаң бөлшектерінің өзгеретінін көресіз
Жасырын сілкіністерден арылуға және қайтадан кері ұшуға жол, Мәңгі алға-артқа барлық бағытта жүгіру.
Заманауи үлкейту технологиясы пайда болғанға дейін көп уақыт бұрын Лукреций Браун көрген қозғалыстың аналогын бақылай отырып, материяның ең кішкентай бөлшектері бар деген қорытындыға келді. Браун мұны ең маңызды ғылыми жаңалықтардың бірі арқылы растады.
