Броуновское движение

Измерение броуновского движения микроскопической частицы[править | править код]

Специалисты из политехнического университета Лозанны EPFL, университета Техаса в Остине (University of Texas at Austin) и Европейской лаборатории молекулярной биологии (European Molecular Biology Laboratory, Гейдельберг) впервые точно измерили броуновское движение микроскопической частицы.

В уникальном опыте броуновское движение взвешенной в жидкости частицы микронного размера удалось записать с геометрической точностью менее одного нанометра и с временным шагом в несколько микросекунд. Такой точности измерений удалось добиться с помощью так называемого фотонного силового микроскопа.

Оказалось, броуновское движение единственной частицы происходит иначе, чем постулировал Эйнштейн сто лет назад. Потому команда исследователей предложила исправленную версию стандартной модели броуновского движения.

Эйнштейн первый рассчитал параметры броуновского движения, показав, что нерегулярное перемещение частиц, взвешенных в жидкости, вызвано случайными ударами соседних молекул, совершающих тепловое движение.

Исследователи теоретически знали: если частица является намного большей чем окружившие её молекулы, она не будет совершать совершенно случайное движение, которое предсказал Эйнштейн. Получив импульс от столкновения с молекулой, частица, в свою очередь, влияет на поток в жидкости, причём огромную роль тут будет играть и инерция жидкости, и инерция частицы.

Но до сих пор не было никакого экспериментального подтверждения этим представлениям, на уровне единственной частицы, которое наглядно показало бы все эти эффекты.

Именно такой опыт и поставила международная команда. В нём физики увидели, что время, которое требуется частице, чтобы сделать переход от баллистического движения (после удара) до движения диффузионного – намного больше, чем предсказывала классическая теория.

Исследователи составили новую версию уравнения, описывающего броуновское движение, и отметили, что расхождение с прежней теорией наблюдается тем большее, чем к меньшим масштабам времени переходит наблюдатель.

Эти данные очень важны для исследований в ряде областей – в нанотехнологиях, например, или в биохимии, где броуновские эффекты играют огромную роль.

Общая характеристика броуновского движения

Английский ботаник Р. Броун открыл движение, которое получило свой название в его честь. Изучая в 1827 году пыльцу различных растений, он поставил перед собой задачу: достоверно решить, какое значение она играет в процессе размножения. В качестве рабочего инструмента он использовал микроскоп.

Проводя микроскопические наблюдения, Броун заметил извилистые движения мелких частиц. При этом увеличение скорости их движения происходило при повышении температуры среды. Кроме того, более интенсивным было движение частиц совсем самых незначительных размеров.

Характеристика движения определялась и свойствами самой среды: чем ее вязкость была значительнее, чем движение было медленнее.

Так было вплоть до конца XIX века. Объяснение, предложенное Винером в 1863 году, многим пришлось не по душе. В нем говорилось, что движение вызвано колебаниями атомов, которые визуально не фиксируются. Во взглядах Винера прослеживалась линия зависимости скорости передвижения частиц от их величины.

Еще позднее объяснение дал У. Рамзай. Он предположил, что в процессе броуновского движения роль «провокаторов» играют мелкие частицы, испытывающие давление от столкновений.

В физике известно явление, описывающие взаимное проникновение молекул одного вещества в молекулы другого. Это диффузия. Несмотря на определенное сходство двух понятий (броуновское движение и диффузия), это не одно и то же.

При диффузии движение молекул прямолинейно. Направление меняется только после столкновения. В то же время броуновская частица просто так не движется. Она мелко и часто дрожит, в результате чего движется хаотическим образом.

Микроскопическое объяснение двух похожих процессов заключается в том, что броуновская частица движется в результате своих столкновений с еще более мелкими частицами, а при диффузии наблюдаются столкновения подобных частиц.

Дополнительная литература

• Chaudesaigues, M. (1908). «Брауновское движение и формула Эйнштейна» . Comptes Rendus (на французском языке). 147 : 1044–6.
• Анри, В. (1908). «Études cinématographique du mouvement brownien» . Comptes Rendus (на французском языке) (146): 1024–6.
• Перрин, Дж. (1909). «Движение brownien et réalité moléculaire» . Анналы химии и тела

  См. Также книга Перрена «Les Atomes» (1914).

  . 8-я серия. 18 : 5–114.

• Сведберг, Т. (1907). Studien zur Lehre von den kolloiden Losungen.
• Тейле, TN
  • Датская версия: «Оm Anvendelse af mindste Kvadraters Methode i nogle Tilflde, hvor en Komplikation af visse Slags uensartede tilfældige ‘Fejlklene envendelder’ Fejlklene envendelder ‘system». 234ская версия>
  • Выживание. компенсация за quelques erreurs quasi-systématiques par la méthodes de moindre carrés, опубликованная одновременно в Виденске. Сельское хозяйство. Skr. 5. Рк., Натурвид. ог мат. Afd., 12: 381–408, 1880.

Доклвд №2

В конце 18-го века голландский биолог Ян Инхенгауз наблюдал беспорядочное (хаотическое) движение частиц угольной пыли на поверхности капли спирта. Аналогичное движение в 1827 г. изучал английский ботаник Роберт Броун, рассматривая под микроскопом стекла с пыльцой растений в капле растительного сока. Сначала ученый подумал, что на стекло попали живые существа. Но точно такая же картина наблюдалась для частиц засушенных растений, а также угля, стекла и различных минералов.

Позднее такое движение было названо броуновским. Историки науки обнаружили, что подобное движение частиц задолго до Броуна наблюдал изобретатель микроскопа Антони Левенгук, но его опыты остались незамеченными.

Подробно броуновское движение исследовал французский физик Луи Гуи. Он пришел к выводу, что интенсивность броуновского движения различна для различных жидкостей, а такие внешние факторы, как освещенность или электрическое поле, на него не влияют. Гуи также выдвинул гипотезу о природе явления.

Современная физика связывает броуновское движение с беспорядочным тепловым движением молекул. В опытах Броуна мелкие молекулы воды, двигаясь хаотично, ударяют с разных сторон большие частицы пыльцы. Под действием ударов происходит хаотическое движение частиц пыльцы. Броуновское движение доказывает существование теплового движения молекул, но само по себе им не является.

Чтобы это явление можно было наблюдать, частицы вещества (пыльцы в опытах Броуна) должны иметь размеры, не превышающие несколько мкм.

Впервые математическое описание броуновского движения было сделано независимо друг от друга, как нередко бывает в науке, физиками Альбертом Эйнштейном и Марианом Смолуховским. Эйнштейн получил формулу зависимости среднего квадрата смещения частиц во время броуновского движения от времени. Эта формула была экспериментально подтверждена физиком Жаном Перреном. Перрен изучал под мощным микроскопом движение частиц растительной смолы в глицерине. Он зарисовал сложные ломаные линии, которые представляли собой траектории движения частиц смолы. Именно эти рисунки воспроизведены во всех учебниках. По результатам этих экспериментов Перрен экспериментально определил число Авогадро. Знание числа Авогадро позволило «взвесить» молекулы, т.е. определить их массу. В 1926 г. Перрен стал лауреатом Нобелевской премии по физике.

7, 8 класс

См. Также

• Броуновский мост : броуновское движение, которое требуется для «перекрытия» определенных значений в заданное время
• Броуновская ковариация
• Броуновская динамика
• Броуновское движение частиц золя
• Броуновский двигатель
• Броуновский шум (Мартин Гарднер использует это название для звука, генерируемого со случайными интервалами. Это игра слов на тему броуновского движения и белого шума.)
• Броуновский храповик
• Броуновская поверхность
• Броуновское дерево
• Броуновская паутина
• Вращательное броуновское движение
• Сложная система
• Уравнение неразрывности
• Уравнение диффузии
• Геометрическое броуновское движение
• Itō диффузия : обобщение броуновского движения
• уравнение Ланжевена
• закон арксинуса Леви
• местное время (математика)
• проблема многих тел
• эффект Марангони
• анализ наночастиц
• Проблема с узким бегством
• Осмос
• Случайное блуждани е
• Эвол юция Шрамма — Лёвнера
• Отслеживание отдельных частиц
• Статистическая механика
• Поверхностная диффузия : тип мошенничества напряженное броуновское движение.
• Тепловое равновесие
• Термодинамическое равновесие
• Эффект Тиндаля : физико-химическое явление, в котором участвуют частицы; используется для различения различных типов смесей.
• Ультрамикроскоп

Домашнее задание

Внимательно прочитайте вопросы и дайте письменные ответы на них:

1. Вспомните, что называется диффузией?
2. Какая существует связь между диффузией и тепловым движением молекул?
3. Дайте определение броуновскому движению.
4. Как вы думаете, является ли броуновское движение тепловым, и обоснуйте свой ответ?
5. Изменится ли характер броуновского движения при нагревании? Если изменится, то, как именно?
6. Каким прибором пользуются при изучении броуновского движения?
7. Меняется ли картина броуновского движения при увеличении температуры и как именно?
8. Произойдут ли какие-либо изменения в броуновском движении, если водную эмульсию заменить на глицериновую?

Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский, Физика 10 класс

Диффузия

Со временем броуновское движение способна перенести частицу на значительное расстояние, даже если она естественным образом не такое, что он мог бы пройти, если бы никто не помешал ему двигаться по прямой. Это объясняется случайным характером движения молекулы, которые могут в равной степени двигать его вперед и назад. Так, если вы опустите плотную группу частиц в жидкость, они начнут рассеиваться (диффундировать) во всех направлениях, даже если жидкость не перемешивается и в ней нет течений. Каждая частица следует по своему пути, и капля начинает расширяться, образуя диффузное облако. Эта диффузия играет важную роль в рассеивании загрязнителей воздуха, имеющих точечный источник, например, рассеивание аэрозолей в атмосфере. Даже при отсутствии ветра химические вещества рассеиваются в воздухе под воздействием движения воздуха. броуновского движения.

Путь частицы, движущейся через атмосферу броуновское движение, дает нам пример фрактала. Каждый прямой участок этого пути может быть любой длины и идти в любом направлении, но существует общая закономерность. Этот узор имеет свою структуру, в каком бы масштабе вы на него ни смотрели — от самого маленького, который только можно себе представить, до очень большого. И это является определяющей характеристикой фрактала.

Фракталы были предложены в 1960-х и 1970-х годах Бенуа Мандельбротом как способ представления самоподобных моделей в количественной форме. Фракталы — это фигуры, которые выглядят одинаково при любом масштабе. Если вы увеличите маленький кусочек этой формы, вы увидите, что именно такую то же самое, неотличимое от первого, увиденное в большем масштабе, так что вы никогда не сможете определить степень увеличения, глядя на форму. Такие безмасштабные повторы часто встречаются в природе — в узоре береговой линии, в ветвях дерева, в листьях папоротника, в шестикратной симметрии снежинки.

Фракталы отличаются тем, что их длина или размерность не зависит от увеличения, с которым вы их рассматриваете. Если вы захотите измерить расстояние между двумя прибрежными городами Лендс-Энд и Маунтс-Бей, то, скорее всего, придете к выводу, что оно составляет 30 километров, но подумайте обо всех прибрежных скалах и попробуйте обмотать веревку вокруг каждой из них, и вы обнаружите, что вам понадобится сто километров веревки. Если пойти еще дальше и попытаться измерить каждую песчинку на пляже, то веревка должна быть длиной в несколько сотен километров. Оказывается, абсолютная длина береговой линии зависит от масштаба, в котором вы измеряете. Ограничьтесь грубым очертанием береговой линии и вернитесь к тем 30 километрам, которые вы уже знаете. В этом смысле фрактальная размерность — это мера грубой формы чего-либо, будь то облако, дерево или горный хребет. Многие фрактальные формы, такие как береговая линия, могут быть созданы путем составления из случайных фрагментов движения — отсюда и их связь с броуновским движением.

Математика броуновского движения, или последовательность случайных шагов могут быть использованы для создания преломленных форм, которые находят применение во многих областях науки. Его можно использовать для создания виртуальных ландшафтов — гор, деревьев, облаков — в компьютерных играх; он может применяться в программах пространственного картирования, которые помогают роботам ориентироваться на пересеченной местности, имитируя возвышенности и впадины. Врачи используют его для медицинской визуализации, когда им нужно проанализировать структуру сложных органов тела, таких как легкие, где есть отделения всех размеров, от крупных до очень мелких.

Причина Броуновского движения

Причина броуновского движения заключается в непрерывном движении молекул жидкости, в которой находятся крупинки твердого тела.

Разумеется, эти крупинки во много раз крупнее самих молекул. Когда мы видим под микроскопом движение крупинок, то не следует думать, что мы видим движение молекул. Ведь все мы знаем, что молекулы нельзя увидеть в обычный микроскоп. Но именно от их толчков непрерывно и беспорядочно двигаются крупинки.

Так как молекулы движутся хаотично, то броуновские частицы получают толчки с разных сторон, и совершают движение столь причудливой формы.

Броуновское движение. Желтый круг — броуновская частица, черные кружки вокруг — молекулы воды

В 1905 году Альберт Эйнштейн осознал, что броуновское движение служит экспериментальным подтверждением атомной теории строения вещества.

Он объяснял это следующим образом. Взвешенная в воде частичка подвергается постоянному столкновению со стороны хаотично движущихся молекул воды. Молекулы воздействуют на нее со всех сторон. Это воздействие происходит с равной интенсивностью и равные промежутки времени. Частичка пыльцы (или другого мельчайшего вещества) получает импульс со стороны молекулы, ударившей ее с одной стороны,  потом с другой стороны и т.д.  Это и приводит к хаотичному движению частиц в жидкости.

В 1908 году французский физик Жан Батист Перрен провел серию опытов, подтвердивших правильность эйнштейновского объяснения броуновского движения. Окончательно стало ясно, что наблюдаемое хаотичное движение броуновских частиц — не что иное, как следствие межмолекулярных соударений.

Что доказывает броуновское движение?Благодаря открытию броуновского движения стало более ясно строение вещества. Оно показало, что тела состоят из отдельных частиц – молекул — и что эти молекулы находятся в непрерывном беспорядочном движении.

{"questions":,"items":,]}}},{"content":"Когда прекращается броуновское движение?`choice-19`","widgets":{"choice-19":{"type":"choice","options":,"explanations":,"answer":}}},{"content":"Тепловое движение - `fill_choice-46` броуновского движения.","widgets":{"fill_choice-46":{"type":"fill_choice","options":,"answer":0}}}]}

Теория броуновского движения в реальной жизни.[править | править код]

Теория случайных блужданий имеет важное практическое приложение. Говорят, что в отсутствие ориентиров (солнце, звезды, шум шоссе или железной дороги и т.п.) человек бродит в лесу, по полю в буране или в густом тумане кругами, все время возвращаясь на прежнее место

На самом деле он ходит не кругами, а примерно так, как движутся молекулы или броуновские частицы. На прежнее место он вернуться может, но только случайно. А вот свой путь он пересекает много раз. Рассказывают также, что замерзших в пургу людей находили «в каком-нибудь километре» от ближайшего жилья или дороги, однако на самом деле у человека не было никаких шансов пройти этот километр, и вот почему.

Чтобы рассчитать, насколько сместится человек в результате случайных блужданий, надо знать величину l, т.е. расстояние, которое человек может пройти по прямой, не имея никаких ориентиров. Эту величину с помощью студентов-добровольцев измерил доктор геолого-минералогических наук Б.С.Горобец. Он, конечно, не оставлял их в дремучем лесу или на заснеженном поле, все было проще – студента ставили в центре пустого стадиона, завязывали ему глаза и просили в полной тишине (чтобы исключить ориентирование по звукам) пройти до конца футбольного поля. Оказалось, что в среднем студент проходил по прямой всего лишь около 20 метров (отклонение от идеальной прямой не превышало 5°), а потом начинал все более отклоняться от первоначального направления. В конце концов, он останавливался, далеко не дойдя до края.

Пусть теперь человек идет (вернее, блуждает) в лесу со скоростью 2 километра в час (для дороги это очень медленно, но для густого леса – очень быстро), тогда если величина l равна 20 метрам, то за час он пройдет 2 км, но сместится всего лишь на 200 м, за два часа – примерно на 280 м, за три часа – 350 м, за 4 часа – 400 м и т. д. А двигаясь по прямой с такой скоростью, человек за 4 часа прошел бы 8 километров, поэтому в инструкциях по технике безопасности полевых работ есть такое правило: если ориентиры потеряны, надо оставаться на месте, обустраивать убежище и ждать окончания ненастья (может выглянуть солнце) или помощи. В лесу же двигаться по прямой помогут ориентиры – деревья или кусты, причем каждый раз надо держаться двух таких ориентиров – одного спереди, другого сзади. Но, конечно, лучше всего брать с собой компас…

Автор вышеозначенных статей, за исключением статьи «Броуновское движение»; «Сущность явления»; «Как наблюдать броуновское движение»; «Измерение броуновского движения микроскопической частицы» — Илья Леенсон. Материал на страницу Википедии предоставила Al`kard Hellsing

Открытие броуновского движения[править | править код]

Это явление открыто Броуном в г., когда он проводил исследования пыльцы растений. Он, в частности, интересовался, как пыльца участвует в процессе оплодотворения. Как-то он разглядывал под микроскопом выделенные из клеток пыльцы североамериканского растения Clarkia pulchella (кларкии хорошенькой) взвешенные в воде удлиненные цитоплазматические зерна. Неожиданно Броун увидел, что мельчайшие твердые крупинки, которые едва можно было разглядеть в капле воды, непрерывно дрожат и передвигаются с места на место. Он установил, что эти движения, по его словам, «не связаны ни с потоками в жидкости, ни с ее постепенным испарением, а присущи самим частичкам».
Наблюдение Броуна подтвердили другие ученые. Мельчайшие частички вели себя, как живые, причем «танец» частиц ускорялся с повышением температуры и с уменьшением размера частиц и явно замедлялся при замене воды более вязкой средой. Это удивительное явление никогда не прекращалось: его можно было наблюдать сколь угодно долго. Поначалу Броун подумал даже, что в поле микроскопа действительно попали живые существа, тем более что пыльца – это мужские половые клетки растений, однако так же вели частички из мертвых растений, даже из засушенных за сто лет до этого в гербариях. Тогда Броун подумал, не есть ли это «элементарные молекулы живых существ», о которых говорил знаменитый французский естествоиспытатель Жорж Бюффон (1707–1788), автор 36-томной Естественной истории. Это предположение отпало, когда Броун начал исследовать явно неживые объекты; сначала это были очень мелкие частички угля, а также сажи и пыли лондонского воздуха, затем тонко растертые неорганические вещества: стекло, множество различных минералов. «Активные молекулы» оказались повсюду: «В каждом минерале, – писал Броун, – который мне удавалось измельчить в пыль до такой степени, чтобы она могла в течение какого-то времени быть взвешенной в воде, я находил, в больших или меньших количествах, эти молекулы».

Надо сказать, что у Броуна не было каких-то новейших микроскопов. В своей статье он специально подчеркивает, что у него были обычные двояковыпуклые линзы, которыми он пользовался в течение нескольких лет. И далее пишет: «В ходе всего исследования я продолжал использовать те же линзы, с которыми начал работу, чтобы придать больше убедительности моим утверждениям и чтобы сделать их как можно более доступными для обычных наблюдений».

Сейчас чтобы повторить наблюдение Броуна достаточно иметь не очень сильный микроскоп и рассмотреть с его помощью дым в зачерненной коробочке, освещенный через боковое отверстие лучом интенсивного света. В газе явление проявляется значительно ярче, чем в жидкости: видны рассеивающие свет маленькие клочки пепла или сажи (в зависимости от источника дыма), которые непрерывно скачут туда и сюда.

Как это часто бывает в науке, спустя многие годы историки обнаружили, что еще в 1670 изобретатель микроскопа голландец Антони Левенгук, видимо, наблюдал аналогичное явление, но редкость и несовершенство микроскопов, зачаточное состояние молекулярного учения в то время не привлекли внимания к наблюдению Левенгука, поэтому открытие справедливо приписывают Броуну, который впервые подробно его изучил и описал.

Фракталы

Путь, по которому следует частица, совершающая броуновское движение, дает нам пример фрактала. Каждый прямой отрезок этого пути может иметь любую длину и любое направление, однако некоторый общий рисунок все же существует. Этот рисунок несет в себе определенную структуру, в каком масштабе его ни разглядывай — от наименьшего из вообразимых до очень больших. А это и есть определяющее свойство фрактала.

Фракталы были в 1960-х и 1970-х предложены Бенуа Мандельбротом как метод представления самоподобных фигур в количественной форме. Фракталы — это фигуры, которые при любом масштабе выглядят одинаково. Если увеличить малый кусочек этой фигуры, вы увидите точно такую же, неотличимую от первой, рассматриваемой в большем масштабе, поэтому определить степень увеличения, глядя на фигуру, ни за что не удастся. Такая безмасштабная повторяемость часто встречается в природе — в рисунке береговой линии, в ветвях дерева, в листьях папоротника, в шестикратной симметрии снежинки.

Фракталы отличаются тем, что их длина или размерность не зависят от того, с каким увеличением вы их рассматриваете. Если вы решите измерить расстояние между двумя приморскими городами, Лендс-Эндом и Маунтс-Беем, то, скорее всего, придете к выводу, что оно составляет 30 км, однако вспомните про все береговые скалы и попробуйте обвить каждую веревкой — и вы обнаружите, что веревка вам понадобится в сотню километров длиной. Если же вы пойдете еще дальше и затеете обмерять каждую песчинку берега, веревку придется удлинить до многих сотен километров. Выходит, что абсолютная длина береговой линии зависит от масштаба, в котором вы проводите измерения. Ограничьтесь грубым очертанием берега — и вы снова вернетесь к уже знакомым вам 30 км. В этом смысле фрактальная размерность есть мера огрубления чего-то, будь то облако, дерево или горный хребет. Многие из фрактальных форм, например береговую линию, можно получить соединением шагов случайного движения — отсюда и их связь с броуновским движением.

Математика броуновского движения, или последовательность случайных шагов, может использоваться для создания фрактальных фигур, находящих применение во многих областях науки. С ее помощью можно создавать грубо очерченные виртуальные пейзажи — горы, деревья, облака — компьютерных игр, ее можно использовать в программах пространственного картирования, которые помогают роботам двигаться по сильно пересеченной местности, моделируя ее возвышенности и низины. Врачи применяют ее для медицинской визуализации, когда у них возникает нужда проанализировать структуру сложных органов тела, скажем легких, в которых ветвящиеся структуры присутствуют во всех масштабах, от грубого до совсем малого.

Идеи броуновского движения используются и для предсказания рисков либо событий будущего, которые являются суммарным результатом множества случайных воздействий — наводнений, колебаний фондового рынка. Фондовый рынок можно рассматривать как портфель ценных бумаг, стоимость которых варьируется случайным образом, напоминая броуновское движение множества молекул. Фигурирует оно и в моделировании других социальных процессов, относящихся к производству товаров и принятию решений. Броуновское движение с его случайным характером обладает значительным влиянием и появляется во множестве обличий — не в одном только танце чаинок в чашке горячего чая.

Поделиться ссылкой

Наблюдение броуновского движения

Английский ботаник Р. Броун (1773-1858) впервые наблюдал это явление в 1827 г., рассматривая в микроскоп взвешенные в воде споры плауна. Позже он рассматривал и другие мелкие частицы, в том числе частички камня из египетских пирамид. Сейчас для наблюдения броуновского движения используют частички краски гуммигут, которая нерастворима в воде. Эти частички совершают беспорядочное движение. Самым поразительным и непривычным для нас является то, что это движение никогда не прекращается. Мы ведь привыкли к тому, что любое движущееся тело рано или поздно останавливается. Броун вначале думал, что споры плауна проявляют признаки жизни.

Броуновское движение — тепловое движение, и оно не может прекратиться. С увеличением температуры интенсивность его растет. На рисунке 8.3 приведена схема движения броуновских частиц. Положения частиц, отмеченные точками, определены через равные промежутки времени — 30 с. Эти точки соединены прямыми линиями. В действительности траектория частиц гораздо сложнее.

Броуновское движение можно наблюдать и в газе. Его совершают взвешенные в воздухе частицы пыли или дыма.

Красочно описывает броуновское движение немецкий физик Р. Поль (1884-1976): «Немногие явления способны так увлечь наблюдателя, как броуновское движение. Здесь наблюдателю позволяется заглянуть за кулисы того, что совершается в природе. Перед ним открывается новый мир — безостановочная сутолока огромного числа частиц. Быстро пролетают в поле зрения микроскопа мельчайшие частицы, почти мгновенно меняя направление движения. Медленнее продвигаются более крупные частицы, но и они постоянно меняют направление движения. Большие частицы практически толкутся на месте. Их выступы явно показывают вращение частиц вокруг своей оси, которая постоянно меняет направление в пространстве. Нигде нет и следа системы или порядка. Господство слепого случая — вот какое сильное, подавляющее впечатление производит эта картина на наблюдателя».

В настоящее время понятие броуновское движение используется в более широком смысле. Например, броуновским движением является дрожание стрелок чувствительных измерительных приборов, которое происходит из-за теплового движения атомов деталей приборов и окружающей среды.

Диффузия

Явление, которое доказывает первое и второе положения молекулярно-кинетической теории называется диффузия.

Диффузия — это взаимное проникновение частиц одного вещества в другое, обусловленное движением молекул.

Диффузия в газах

Если в комнате открыть флакон с духами или зажечь ароматизированную свечу, то запах вскоре будет чувствоваться во всей комнате. Распространение запахов происходит из-за того, что молекулы духов проникают между молекулами воздуха. На самом деле, в этом процессе очень большую роль играет такой вид теплопередачи, как конвекция, но и без диффузии не обошлось.

На самом деле, молекулы вокруг нас движутся очень быстро — со скоростью в сотни метров в секунду — это напрямую зависит от температуры.

Давайте проверим это сами несложным экспериментом:

Замерьте температуру воздуха в помещении. Распылите освежитель воздуха в одном углу, встаньте в другой и включите секундомер. А лучше проведите эксперимент вдвоем, чтобы один человек распылял, а другой включал секундомер — так не будет погрешности, но будет веселье

Как только почувствуете аромат освежителя в противоположном от места распыления, выключите секундомер. Запишите результат измерения. А потом проветрите помещение и проделайте все то же самое. Время, через которое до вас дойдет запах, будет другим. Во втором случае аромат будет распространяться медленнее.

То есть, чем выше температура, тем больше скорость диффузии.

Диффузия в жидкостях

Если диффузия в газах происходит быстро — чаще всего за считанные секунды — то диффузия в жидкостях занимает минуты или в некоторых случаях часы. Зачастую это зависит от температуры (как и в эксперименте выше) и плотности вещества.

С диффузией в жидкостях вы встречаетесь, когда, например, размешиваете краску. Или когда смешиваете любые две жидкости, например, газировку с сиропом. Также из-за диффузии происходит загрязнение рек (да и в целом окружающей среды).

Ну или вот пример диффузии в жидкостях, с которым вы точно не встречались — акулы ищут свою жертву по запаху крови, который распространяется в океане за счет диффузии.

Диффузия в твёрдых телах

Диффузия в твёрдых телах происходит очень медленно. Например, при комнатной температуре (около 20 °С) за 4-5 лет золото и свинец взаимно проникают друг в друга на расстояние около 1 мм.

Кстати, если вы проведете такой эксперимент, то увидите, что в свинец проникло малое количество золота, а свинец проник в золото на глубину не более одного миллиметра. Такое различие обусловлено тем, что плотность свинца намного выше плотности золота.

Этот процесс можно ускорить за счет нагревания, как в жидкостях и газах. Если на тонкий свинцовый цилиндр нанести очень тонкий слой золота, и поместить эту конструкцию в печь на неделю при температуре воздуха в печи 200 градусов Цельсия, то после разрезания цилиндра на тонкие диски, очень хорошо видно, что свинец проник в золото и наоборот.