Nếu bạn trộn mực hoặc sơn trong nước, sau đó nhìn vào nước này dưới kính hiển vi, bạn có thể thấy sự chuyển động nhanh chóng của các hạt muội hoặc sơn nhỏ nhất theo các hướng khác nhau. Điều gì gây ra những chuyển động như vậy?
Ai phát hiện ra và khi nào
Năm 1827, nhà sinh vật học người Anh Robert Brown đã quan sát thấy một giọt nước qua kính hiển vi, vô tình có một lượng nhỏ phấn hoa. Ông thấy rằng các hạt phấn hoa nhỏ nhất đang nhảy múa, chuyển động hỗn loạn trong chất lỏng. Vì vậy, chuyển động Brown được đặt theo tên nhà khoa học này đã được phát hiện - chuyển động của các hạt nhỏ nhất hòa tan trong chất lỏng hoặc chất khí. Sau khi quan sát các loại phấn hoa khác nhau trong bộ sưu tập của mình, nhà sinh vật học đã hòa tan các khoáng chất dạng bột trong nước.
Kết quả là Brown tin rằng chuyển động hỗn loạn như vậy không phải do chất lỏng gây ra và không phải do các tác động bên ngoài lên chất lỏng, mà là trực tiếp bởi chuyển động bên trong của hạt nhỏ nhất. Hạt này, tương tự với chuyển động quan sát được, được gọi là "hạt Brown".
Sự phát triển của lý thuyết, những người theo đuổi nó
Sau đó, khám phá của Brown đã được A. Einstein và M. Smoluchowski xác nhận, mở rộng và xác định cụ thể, dựa trên lý thuyết động học phân tử. Và nhà vật lý người Pháp Perrin, hai mươi năm sau, nhờ sự cải tiến của kính hiển vi trong quá trình nghiên cứu chuyển động ngẫu nhiên của một hạt Brown, đã xác nhận sự tồn tại của các phân tử thích hợp. Việc quan sát chuyển động Brown cho phép Perrin tính số phân tử trong 1 mol khí bất kỳ và suy ra công thức khí áp.
Việc phát hiện ra chuyển động của một hạt Brown là bằng chứng về sự tồn tại của các hạt nhỏ hơn nhiều, thậm chí không thể nhìn thấy trong kính hiển vi - các phân tử của chất lỏng và bất kỳ chất nào khác. Chính các phân tử, với chuyển động liên tục của chúng, buộc các hạt phấn hoa, bồ hóng hoặc sơn di chuyển.
Định nghĩa và kích thước
Nếu bạn nhìn vào các hạt thân thịt lơ lửng trong nước qua kính hiển vi, bạn sẽ nhận thấy rằng các hạt có kích thước khác nhau hoạt động khác nhau. Các hạt tương đối lớn, trải qua cùng một số cú sốc từ mọi phía trong một khoảng thời gian nhất định, không bắt đầu chuyển động. Và các hạt nhỏ trong cùng một khoảng thời gian nhận các tác động đơn phương không bù trừ, đẩy chúng sang một bên và di chuyển.
Kích thước của một hạt Brown tiếp xúc với các phân tử là bao nhiêu? Thực nghiệm đã được chứng minh rằng các hạt phấn trong tế bào chất không lớn hơn 3 micromet (µm), hoặc 10-6mét, hoặc 10-3 milimét. Các hạt lớn hơn không tham gia vào chuyển động liên tục do Brown phát hiện.
Vì vậy, chúng ta hãy trả lời câu hỏi "hạt Brown là gì". Đây là những hạt nhỏ nhất của một chất có kích thước không quá 3 micron, được lơ lửng trong chất lỏng hoặc khí, tạo ra chuyển động hỗn loạn liên tục dưới tác động của các phân tử của môi trường mà chúng nằm trong đó.
Lý thuyết Động học Phân tử
Brown chuyển động không dừng lại, không giảm tốc độ trong thời gian. Điều này giải thích khái niệm của thuyết động học phân tử, trong đó nói rằng các phân tử của bất kỳ chất nào đều chuyển động nhiệt không đổi. Với sự gia tăng nhiệt độ của môi trường, tốc độ chuyển động của các phân tử tăng lên, và theo đó, hạt Brown, chịu tác động của các phân tử, cũng tăng tốc.
Ngoài nhiệt độ của vật chất, tốc độ chuyển động Brown còn phụ thuộc vào độ nhớt của môi trường và kích thước của hạt lơ lửng. Chuyển động sẽ đạt tốc độ cực đại khi nhiệt độ của chất bao quanh hạt cao, bản thân chất đó sẽ không bị nhớt và hạt bụi sẽ nhỏ nhất.
Các phân tử của một chất trong đó có các hạt nhỏ nhất, va chạm ngẫu nhiên, tác dụng một lực (tạo ra lực đẩy), gây ra sự thay đổi hướng chuyển động của hạt phấn. Nhưng những dao động như vậy trong thời gian rất ngắn, và gần như ngay lập tức hướng của lực tác dụng thay đổi, dẫn đến thay đổi hướng chuyển động.
Ví dụ đơn giản và rõ ràng nhất cho phép bạn hiểu hạt Brown là gì là chuyển động của các hạt bụi, có thể nhìn thấy trong tia nắng xiên. Trong 99-55 năm. BC e. nhà thơ La Mã cổ đại Lucretius đã giải thích chính xác nguyên nhân của sự chuyển động thất thường trong bài thơ triết học "Về bản chất của vạn vật".
Nhìn vào đây: bất cứ khi nào ánh sáng mặt trời chiếu qua
Vào nơi ở của chúng ta và bóng tối cắt ngang qua những tia sáng của nó, Nhiều cơ thể nhỏ bé trong khoảng không, bạn sẽ thấy, nhấp nháy, Vội đi trở lại trong ánh sáng rạng rỡ.
Bạn có thể hiểu từ điều này không mệt mỏi như thế nào
Sự khởi đầu của mọi thứ trong sự trống rỗng mênh mông là khắc khoải.
Vì vậy, về những điều tuyệt vời hãy giúp hiểu
Những điều nhỏ nhặt, vạch ra con đường cho sự hiểu biết của họ.
Bên cạnh đó, vì bạn cần chú ý
Cho sự xáo trộn trong những cơ thể đang chập chờn dưới ánh nắng
Bạn biết gì từ nó quan trọng và chuyển động, Điều gì xảy ra trong đó một cách bí mật và bị che khuất khỏi tầm nhìn.
Vì bạn sẽ thấy có bao nhiêu hạt bụi thay đổi
Cách từ những cú sốc tiềm ẩn và bay trở lại, Mãi mãi chạy ngược xuôi muôn phương.
Rất lâu trước khi công nghệ phóng đại hiện đại ra đời, Lucretius, khi quan sát một chất tương tự của chuyển động mà Brown nhìn thấy, đã đưa ra kết luận rằng các hạt vật chất nhỏ nhất tồn tại. Brown đã xác nhận điều này bằng cách đưa ra một trong những khám phá khoa học quan trọng nhất.
