§ 3.2. Броуновское движение.
Одним из следствий хаотического движения молекул является броуновское движение твердых частиц, взвешенных в газе или жидкости.
Представим себе настолько маленькую пылинку, что ее можно видеть только в микроскоп. Пусть она находится среди хаотически движущихся молекул газа. Такая пылинка по сравнению с молекулами будет выглядеть гигантом, и движущиеся молекулы будут наносить ей многочисленные удары одновременно со всех сторон по различным направлениям. Эти удары будут создавать давление на поверхность пылинки, подобное давлению, создаваемому каплями сильного дождя на поверхность раскрытого зонтика.
Рис. 3.1.
На основании теории вероятности можно утверждать, что чем больше пылинка по сравнению с молекулой, тем ближе к нулю равнодействующая сил ударов молекул о пылинку в какой-либо момент времени. Однако вследствие хаотичности движения молекул, равнодействующая сил будет непрерывно изменяться по величине и направлению и в отдельные моменты времени может достигать такой величины, которая достаточна для того, чтобы заметно сдвинуть пылинку в пространстве. Так как такие флуктуации равнодействующей (значительные отклонения ее от нуля) носят беспорядочный характер, то пылинка будет хаотично перемещаться в пространстве. Если наблюдать за движением таких пылинок в микроскоп, отмечая их положение через равные промежутки времени, то можно заметить, что они больше толкутся на одном месте и чем крупнее пылинка, тем медленнее ее движение (рис. 3.1).
Движение пылинок, обусловленное ударами хаотически движущихся молекул, называется броуновским движением. Оно представляет собой как бы копию движения молекул в сильно замедленном темпе. Наблюдения показывают, что при повышении температуры интенсивность броуновского движения возрастает, а при понижении температуры — уменьшается.
Впервые это движение наблюдал английский ученый Р. Броун в 1827 г., рассматривая в микроскоп капли воды, в которых находились крупинки глины или другие твердые частицы. Сам Броун не сумел установить причину движения частиц.
Броуновское движение ясно обнаруживает само существование беспорядочных молекулярных движений в жидкостях и газах, это одно из самых важных явлений, подтверждающих справедливость молекулярно-кинетической теории.
