Եթե թանաքը կամ ներկը խառնեք ջրի մեջ, իսկ հետո նայեք այս ջրին մանրադիտակի տակ, ապա կարող եք տեսնել մուրի կամ ներկի ամենափոքր մասնիկների արագ շարժումը տարբեր ուղղություններով: Ի՞նչն է նման շարժումներ հրահրում։
Ով է հայտնաբերել և երբ
1827 թվականին անգլիացի կենսաբան Ռոբերտ Բրաունը մանրադիտակի միջոցով նկատեց ջրի մի կաթիլ, որը պատահաբար փոքր քանակությամբ ծաղկափոշի ստացավ։ Նա տեսավ, որ ծաղկափոշու ամենափոքր մասնիկները պարում են՝ քաոսային շարժվելով հեղուկի մեջ։ Այսպիսով, հայտնաբերվեց այս գիտնականի անունով Բրոունյան շարժումը՝ հեղուկի կամ գազի մեջ լուծված ամենափոքր մասնիկների շարժումը: Դիտելով իր հավաքածուի ծաղկափոշու տարբեր տեսակները՝ կենսաբանը փոշիացված հանքանյութերը լուծեց ջրի մեջ։
Արդյունքում Բրաունը համոզված էր, որ նման քաոսային շարժումը պայմանավորված է ոչ թե հեղուկով և ոչ թե հեղուկի վրա արտաքին ազդեցություններով, այլ ուղղակիորեն ամենափոքր մասնիկի ներքին շարժումով: Այս մասնիկը, դիտարկված շարժման համեմատությամբ, կոչվում էր «Բրաունյան մասնիկ»:
Տեսության զարգացում, դրա հետևորդները
Ավելի ուշ Բրաունի հայտնագործությունը հաստատվեց, ընդլայնվեց և հստակեցվեց՝ հիմնվելով մոլեկուլային կինետիկ տեսության վրա, Ա. Էյնշտեյնի և Մ. Սմոլուչովսկու կողմից: Իսկ ֆրանսիացի ֆիզիկոս Պերինը, քսան տարի անց, շնորհիվ մանրադիտակների կատարելագործման՝ Բրոունյան մասնիկի պատահական շարժումն ուսումնասիրելու գործընթացում, հաստատեց մոլեկուլների առկայությունը։ Բրոունյան շարժման դիտարկումը Փերինին թույլ տվեց հաշվարկել մոլեկուլների թիվը ցանկացած գազի 1 մոլում և ստանալ բարոմետրիկ բանաձևը։
Բրոունյան մասնիկի շարժման հայտնաբերումը ծառայեց որպես շատ ավելի փոքր մասնիկների գոյության ապացույց, որոնք նույնիսկ տեսանելի չեն մանրադիտակի մեջ՝ հեղուկի մոլեկուլներ և որևէ այլ նյութ: Հենց մոլեկուլներն են, որոնք իրենց մշտական շարժումով ստիպում են շարժվել ծաղկափոշու, մուրի կամ ներկի մասնիկներին։
Սահմանում և չափ
Եթե մանրադիտակով նայեք ջրում կախված դիակի մասնիկներին, ապա կնկատեք, որ տարբեր չափերի հատիկներն այլ կերպ են վարվում։ Համեմատաբար ծավալուն մասնիկները, որոնք որոշակի ժամանակահատվածում զգալով նույն թվով ցնցումներ բոլոր կողմերից, չեն սկսում շարժվել: Իսկ փոքր մասնիկները նույն ժամանակային ընդմիջումով ստանում են միակողմանի չփոխհատուցվող հարվածներ՝ հրելով դրանք դեպի կողմը և շարժվում։
Որքա՞ն է մոլեկուլների ազդեցության տակ գտնվող բրոունյան մասնիկի չափը: Էմպիրիկորեն ապացուցված է, որ ցիտոպլազմային փոշու հատիկները՝ ոչ ավելի, քան 3 միկրոմետր (մկմ), կամ 10-6 մետր, կամ 10-3միլիմետր: Ավելի մեծ մասնիկները չեն դառնում Բրաունի կողմից հայտնաբերված մշտական շարժման մասնակից։
Այսպիսով, եկեք պատասխանենք «ինչ է բրոունյան մասնիկը» հարցին։ Սրանք 3 միկրոնից ոչ ավելի չափ ունեցող նյութի ամենափոքր հատիկներն են, որոնք կախված են հեղուկի կամ գազի մեջ՝ անընդհատ քաոսային շարժումներ կատարելով այն միջավայրի մոլեկուլների ազդեցության տակ, որում գտնվում են։
Մոլեկուլային կինետիկ տեսություն
Բրաունյան շարժումը չի դադարում, չի դանդաղում ժամանակի ընթացքում: Սա բացատրում է մոլեկուլային կինետիկ տեսության հայեցակարգը, որն ասում է, որ ցանկացած նյութի մոլեկուլները գտնվում են մշտական ջերմային շարժման մեջ: Միջավայրի ջերմաստիճանի բարձրացմամբ մոլեկուլների շարժման արագությունը մեծանում է, և համապատասխանաբար արագանում է նաև Բրոունյան մասնիկը, որը ենթարկվում է մոլեկուլային հարվածների։
Բացի նյութի ջերմաստիճանից, Բրոունի շարժման արագությունը կախված է նաև միջավայրի մածուցիկությունից և կասեցված մասնիկի չափից։ Շարժումը կհասնի իր առավելագույն արագությանը, երբ մասնիկը շրջապատող նյութի ջերմաստիճանը բարձր լինի, նյութն ինքնին մածուցիկ չի լինի, իսկ փոշու մասնիկները կլինեն ամենափոքրը։
Նյութի մոլեկուլները, որոնցում գտնվում են ամենափոքր մասնիկները, պատահականորեն բախվելով, գործադրում են արդյունքում առաջացող ուժ (առաջացնում են հրում)՝ առաջացնելով ծաղկափոշու շարժման ուղղության փոփոխություն: Բայց նման տատանումները ժամանակի մեջ շատ կարճ են, և գրեթե անմիջապես փոխվում է կիրառվող ուժի ուղղությունը, ինչը հանգեցնում է շարժման ուղղության փոփոխության։
Ամենապարզ և պարզ օրինակը, որը թույլ է տալիս հասկանալ, թե ինչ է Բրոունյան մասնիկը, փոշու մասնիկների շարժումն է, որը տեսանելի է թեք արևի ճառագայթով: 99-55 թթ. մ.թ.ա ե. հին հռոմեացի բանաստեղծ Լուկրեցիոսը ճշգրիտ բացատրել է անկայուն շարժման պատճառը «Իրերի բնության մասին» փիլիսոփայական պոեմում:
Նայեք այստեղ․ երբ արևի լույսն անցնում է
Մեր կացարաններում և խավարն անցնում է իր ճառագայթներով, Բազմաթիվ փոքր մարմիններ դատարկության մեջ, դուք կտեսնեք, թարթող, Շտապում ենք ետ ու առաջ լույսի շողացող շողում:
Սրանից կարո՞ղ եք հասկանալ, թե որքան անխոնջ
Իրերի սկիզբը հսկայական դատարկության մեջ անհանգիստ է:
Այսպիսով մեծ բաների մասին օգնում է հասկանալ
Փոքր բաներ՝ ուրվագծելով դրանց ըմբռնման ճանապարհը։
Բացի այդ, որովհետև պետք է ուշադրություն դարձնել
Արևի լույսի տակ թարթող մարմինների խառնաշփոթին
Ի՞նչ գիտես դրա նյութից և շարժումից, Ինչ է կատարվում դրանում գաղտնի և թաքնված տեսադաշտից։
Քանի որ այնտեղ կտեսնեք, թե որքան փոշու մասնիկ է փոխվում
Ճանապարհ թաքնված ցնցումներից և նորից թռչել, Հավերժ ետ ու առաջ վազում բոլոր ուղղություններով:
Ժամանակակից խոշորացույցի տեխնոլոգիայի ի հայտ գալուց շատ առաջ Լուկրեցիուսը, դիտարկելով Բրաունի տեսած շարժման անալոգը, եկավ այն եզրակացության, որ գոյություն ունեն նյութի ամենափոքր մասնիկները: Բրաունը հաստատեց դա՝ կատարելով ամենակարևոր գիտական հայտնագործություններից մեկը։
