თუ წყალში მელანს ან საღებავს ურევთ, შემდეგ კი ამ წყალს მიკროსკოპით შეხედავთ, შეამჩნევთ ჭვარტლის ან საღებავის უმცირესი ნაწილაკების სწრაფ მოძრაობას სხვადასხვა მიმართულებით. რა იწვევს ასეთ მოძრაობებს?
ვინ აღმოაჩინა და როდის
1827 წელს ინგლისელმა ბიოლოგმა რობერტ ბრაუნმა მიკროსკოპით დააფიქსირა წყლის წვეთი, რომელმაც შემთხვევით მიიღო მცირე რაოდენობით მტვერი. მან დაინახა, რომ მტვრის უმცირესი ნაწილაკები ცეკვავდნენ და ქაოტურად მოძრაობდნენ სითხეში. ასე რომ, აღმოჩენილი იქნა ამ მეცნიერის სახელობის ბრაუნის მოძრაობა - სითხეში ან აირში გახსნილი უმცირესი ნაწილაკების მოძრაობა. მის კოლექციაში სხვადასხვა ტიპის მტვრის მტვრის დაკვირვების შემდეგ, ბიოლოგმა წყალში გახსნა ფხვნილი მინერალები.
შედეგად, ბრაუნი დარწმუნდა, რომ ასეთი ქაოტური მოძრაობა გამოწვეული იყო არა თავად სითხის და არა სითხეზე გარეგანი ზემოქმედებით, არამედ უშუალოდ უმცირესი ნაწილაკების შინაგანი მოძრაობით. ამ ნაწილაკს, დაკვირვებული მოძრაობის ანალოგიით, ეწოდა "ბრაუნის ნაწილაკი".
თეორიის განვითარება, მისი მიმდევრები
მოგვიანებით, ბრაუნის აღმოჩენა დადასტურდა, გაფართოვდა და დაზუსტდა მოლეკულური კინეტიკური თეორიის საფუძველზე, ა. აინშტაინმა და მ. სმოლუჩოვსკიმ. და ფრანგმა ფიზიკოსმა პერინმა, ოცი წლის შემდეგ, მიკროსკოპების გაუმჯობესების წყალობით, ბრაუნის ნაწილაკების შემთხვევითი მოძრაობის შესწავლის პროცესში, დაადასტურა მოლეკულების სათანადო არსებობა. ბრაუნის მოძრაობაზე დაკვირვებამ პერინს საშუალება მისცა გამოეთვალა მოლეკულების რაოდენობა ნებისმიერი აირის 1 მოლში და გამოეყვანა ბარომეტრული ფორმულა.
ბრაუნის ნაწილაკების მოძრაობის აღმოჩენა მტკიცებულება იყო ბევრად უფრო პატარა ნაწილაკების არსებობისა, რომლებიც მიკროსკოპშიც კი არ ჩანს - სითხის მოლეკულები და ნებისმიერი სხვა ნივთიერება. ეს არის მოლეკულები, რომლებიც მუდმივი მოძრაობით აიძულებენ მტვრის, ჭვარტლის ან საღებავის ნაწილაკებს გადაადგილდნენ.
განმარტება და ზომა
თუ მიკროსკოპით დააკვირდებით წყალში შეჩერებულ კარკასის ნაწილაკებს, შეამჩნევთ, რომ სხვადასხვა ზომის მარცვლები განსხვავებულად იქცევიან. შედარებით მოცულობითი ნაწილაკები, რომლებიც განიცდიან ერთნაირი რაოდენობის დარტყმას ყველა მხრიდან გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, არ იწყებენ მოძრაობას. და მცირე ნაწილაკები იმავე დროის ინტერვალით იღებენ ცალმხრივ არაკომპენსირებულ ზემოქმედებას, უბიძგებენ მათ გვერდზე და მოძრაობენ.
რა ზომისაა ბრაუნის ნაწილაკი, რომელიც ექვემდებარება მოლეკულებს? ემპირიულად დადასტურდა, რომ ციტოპლაზმური მტვრის მარცვალი არ აღემატება 3 მიკრომეტრს (მკმ), ან 10-6 მეტრს, ან 10-3.მილიმეტრიანი. უფრო დიდი ნაწილაკები არ ხდებიან ბრაუნის მიერ აღმოჩენილი მუდმივი მოძრაობის მონაწილეები.
მაშ, მოდით ვუპასუხოთ კითხვას "რა არის ბრაუნის ნაწილაკი". ეს არის ნივთიერების ყველაზე პატარა მარცვლები, რომელთა ზომა არ აღემატება 3 მიკრონს, რომლებიც შეჩერებულია სითხეში ან აირში, რაც მუდმივ ქაოტურ მოძრაობას ახდენს იმ გარემოს მოლეკულების გავლენის ქვეშ, რომელშიც ისინი მდებარეობს.
მოლეკულური კინეტიკური თეორია
ბრაუნის მოძრაობა არ ჩერდება, არ ნელდება დროში. ეს ხსნის მოლეკულური კინეტიკური თეორიის კონცეფციას, რომელიც ამბობს, რომ ნებისმიერი ნივთიერების მოლეკულები მუდმივ თერმულ მოძრაობაშია. გარემოს ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება მოლეკულების მოძრაობის სიჩქარე და შესაბამისად, ბრაუნის ნაწილაკი, რომელიც ექვემდებარება მოლეკულურ ზემოქმედებას, ასევე აჩქარებს.
მატერიის ტემპერატურის გარდა, ბრაუნის მოძრაობის სიჩქარე ასევე დამოკიდებულია გარემოს სიბლანტეზე და შეჩერებული ნაწილაკების ზომაზე. მოძრაობა მიაღწევს მაქსიმალურ სიჩქარეს, როდესაც ნაწილაკების გარშემო არსებული ნივთიერების ტემპერატურა მაღალია, თავად ნივთიერება არ იქნება ბლანტი, ხოლო მტვრის ნაწილაკები ყველაზე პატარა.
ნივთიერების მოლეკულები, რომელშიც უმცირესი ნაწილაკები განლაგებულია, შემთხვევით ეჯახებიან, მიმართავენ შედეგად ძალას (წარმოქმნიან ბიძგს), რაც იწვევს მტვრის მოძრაობის მიმართულების ცვლილებას. მაგრამ ასეთი რყევები დროში ძალიან მოკლეა და თითქმის მაშინვე იცვლება გამოყენებული ძალის მიმართულება, რაც იწვევს მოძრაობის მიმართულების ცვლილებას.
უმარტივესი და ყველაზე ნათელი მაგალითი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ გაიგოთ რა არის ბრაუნის ნაწილაკი, არის მტვრის ნაწილაკების მოძრაობა, რომელიც ჩანს ირიბი მზის სხივში. 99-55 წლებში. ძვ.წ ე. ძველმა რომაელმა პოეტმა ლუკრეციუსმა ზუსტად ახსნა არასტაბილური მოძრაობის მიზეზი ფილოსოფიურ ლექსში "ნივთების ბუნების შესახებ".
შეხედე აქ: როცა მზის შუქი შემოდის
ჩვენს საცხოვრებელში და სიბნელე იჭრება თავისი სხივებით, ბევრი პატარა სხეული სიცარიელეში, დაინახავთ, ციმციმებს, მიჩქარის წინ და უკან სინათლის კაშკაშა შუქით.
შეგიძლიათ აქედან გაიგოთ რა დაუღალავად
რათა დასაწყისი უზარმაზარ სიცარიელეში არის მოუსვენარი.
ასე რომ, დიდი რამის შესახებ დაგეხმარებათ გაიგოთ
წვრილმანები, მათი გაგების გზის დასახვა.
გარდა ამისა, იმიტომ რომ ყურადღება უნდა მიაქციოთ
მზის შუქზე მოციმციმე სხეულების არეულობაზე
რა იცით მისი მატერიისა და მოძრაობისგან, რა ხდება მასში ფარულად და თვალთახედვისგან მიმალული.
იქ ნახავთ რამდენი მტვრის ნაწილაკი იცვლება
გზა ფარული შოკიდან და ისევ უკან ფრენა, სამუდამოდ წინ და უკან სირბილი ყველა მიმართულებით.
თანამედროვე გამადიდებელი ტექნოლოგიის გამოჩენამდე დიდი ხნით ადრე, ლუკრეციუსი, ბრაუნის მიერ ნანახი მოძრაობის ანალოგს დააკვირდა, მივიდა დასკვნამდე, რომ მატერიის უმცირესი ნაწილაკები არსებობს. ბრაუნმა დაადასტურა ეს ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი სამეცნიერო აღმოჩენით.
