Azərbaycanca
Türkçe
Броўнаўскі рух - бязладны рух мікраскапічных бачных часціц цвёрдага рэчыва, узважаных ў вадкасці або газе, выкліканы цеплавым рухам часціц вадкасці ці газу. Броўнаўскі рух ніколі не спыняецца. Броўнаўскі рух звязаны з цеплавым рухам, але не варта змешваць гэтыя паняцці. Броўнаўскі рух з'яўляецца следствам і сведчаннем існавання цеплавога руху.
Броўнаўскі рух - найбольш нагляднае эксперыментальнае пацверджанне ўяўленняў малекулярна-кінэтычнай тэорыі аб хаатычным цеплавым руху атамаў і малекул. Калі прамежак назірання дастаткова вялікі, каб сілы, якія дзейнічаюць на часціцу з боку малекул асяроддзя, шмат разоў мянялі свае кірункі, то сярэдні квадрат праекцыі яе зрушэння на якую-небудзь вось (у адсутнасць іншых знешніх сіл) прапарцыйны часу.
Пры вывадзе закона Эйнштэйна мяркуецца, што зрушэнні часціцы ў любым кірунку роўнаверагодныя і што можна занядбаць інерцыяй броўнаўскай часціцы ў параўнанні з уплывам сіл трэння (гэта дапушчальна для досыць вялікіх часоў). Формула для каэфіцыента D заснаваная на ўжыванні закона Стокса для гідрадынамічнага супраціўлення руху сферы радыусам А ў вязкай вадкасці. Суадносіны для А і D былі эксперыментальна пацверджаны вымярэннямі Ж. Перэна (J. Perrin) і T. Сведберга (T. Svedberg). З гэтых вымярэнняў эксперыментальна вызначаны пастаянная Больцмана k і пастаянная Авагадра Nа. Акрамя паступальнага броўнаўскага руху, існуе таксама вярчальны броўнаўскі рух - бязладнае кручэнне броўнаўскай часціцы пад уплывам удараў малекул асяроддзя. Для вярчальнага броўнаўскага руху сярэдняе квадратычнае вуглавоее зрушэнне часціцы прапарцыйнае часу назірання. Гэтыя суадносіны былі таксама пацверджаныя вопытамі Перэна, хоць гэты эфект значна цяжэй назіраць, чым паступальны броўнаўскі рух.
Сутнасць з'явы
Броўнаўскі рух адбываецца з-за таго, што ўсе вадкасці і газы складаюцца з атамаў або малекул - драбнюткіх часціц, якія знаходзяцца ў пастаянным хаатычным цеплавым руху, і таму бесперапынна штурхаюць броўнаўскія часціцы з розных бакоў. Было ўстаноўлена, што буйныя часціцы з памерамі больш за 5 мкм ў броўнаўскім руху практычна не ўдзельнічаюць (яны нерухомыя альбо выпадаюць у асадак), больш дробныя часціцы (менш за 3 мкм) рухаюцца паступальна па вельмі складаным траекторыям або круцяцца. Калі ў асяроддзе пагружана буйное цела, то штуршкі, якія адбываюцца ў велізарнай колькасці, ўсярэдніваюцца і фармуюць сталы ціск. Калі буйное цела аточана асяроддзем з усіх бакоў, то ціск практычна ўраўнаважваецца, застаецца толькі пад'ёмная - такое цела плаўна ўсплывае альбо тоне. Калі ж цела дробнае, як броўнаўская часціца, то становяцца прыкметныя флуктуацыі ціску, якія ствараюць прыкметную выпадкова зменлівую сілу, якая прыводзіць да ваганняў часціцы. Броўнаўскі часціцы звычайна не тонуць і не ўсплываюць, а знаходзяцца ў асяроддзі ва ўзважаным стане.
Адкрыццё
З'ява адкрыта Робертам Броўнам ў 1827 годзе, калі ён праводзіў даследаванні пылку раслін .
Тэорыя броўнаўскага руху
Пабудова класічнай тэорыі
У 1905 году Альбертам Эйнштэйнам была створана малекулярна-кінетычная тэорыя для колькаснага апісання броўнаўскага руху. У прыватнасці, ён вывеў формулу для каэфіцыента дыфузіі сферычных броўнаўскіх часціц:
дзе 
— , 
— універсальная газавая пастаянная, 
— абсалютная тэмпература, 
— пастаянная Авагадра, 
— радыус часціц, 
— .
Эксперыментальнае пацверджанне
Формула Эйнштэйна была пацверджана вопытамі Жана Перэна і яго студэнтаў у 1908-1909 гг. У якасці броўнаўскіх часціц яны выкарыстоўвалі зярняткі смалы мастыкавага дрэва і гумігута - густога млечнага соку дрэў роду гарцынія. Справядлівасць формулы была ўсталяваная для розных памераў часціц - ад 0,212 мкм да 5,5 мкм, для розных раствораў (раствор цукру, гліцэрына), у якіх рухаліся часціцы
Броўнаўскі рух як немаркаўскі выпадковы працэс
Добра распрацаваная за апошняе стагоддзе тэорыя броўнаўскага руху з'яўляецца набліжанай. І хоць у большасці практычна важных выпадкаў тэорыя дае здавальняючыя вынікі, у некаторых выпадках яна можа запатрабаваць ўдакладнення. Так, эксперыментальныя работы, праведзеныя ў пачатку XXI стагоддзя ў Політэхнічным універсітэце Лазаны, Універсітэце Тэхаса і Еўрапейскай малекулярна-біялагічнай лабараторыі ў Гейдэльберзе (пад кіраўніцтвам С. Джэнна) паказалі адрозненне паводзін броўнаўскай часціцы ад тэорыі Эйнштэйна - Смалухоўскага, што было асабліва прыкметным пры павелічэнні памераў часціц. Даследаванні закраналі таксама аналіз руху навакольных часціц асяроддзя і паказалі істотны ўзаемны ўплыў руху броўнаўскай часціцы і выкліканы ёю рух часціц асяроддзя адна на адну, гэта значыць наяўнасць «памяці» ў броўнаўскай часціцы, або, іншымі словамі, залежнасць яе статыстычных характарыстык у будучыні ад усёй перадгісторыі яе паводзінаў у мінулым. Дадзены факт не ўлічваўся ў тэорыі Эйнштэйна - Смалухоўскага.
Працэс броўнаўскага руху часціцы ў вязкаму асяроддзі, наогул кажучы, адносіцца да класа , і для больш дакладнага яго апісання неабходна выкарыстанне інтэгральных стахастычных ураўненняў.
Зноскі
- Броуновское движение // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.) (руск.). — СПб., 1890—1907.
- Б.Б.Буховцев, Ю.Л.Климонтович, Г.Я.Мякишев. Физика. Учебник для 9 класса средней школы. — 3 изд., переработанное. — М.: Просвещение, 1986. — 3 210 000 экз.
- (May 1905). "Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen" (PDF). . 322 (8): 549–560. :10.1002/andp.19053220806. Праверана 2010-09-21.
- Гуммигут(недаступная спасылка) в БСЭ
- Perrin, J. Atoms. — London: Constable & Company, 1916.
- Morozov A.N., Skripkin A.V. Application of integral transforms to a description of the Brownian motion by a non-Markovian random process // Russian Physics Journal. 2009. Volume 52, Number 2, 184—195(недаступная спасылка)
- Morozov A.N., Skripkin A.V. Spherical particle Brownian motion in viscous medium as non-Markovian random process // Physics Letters A. 2011. Vol. 375. P. 4113-4115
Гл. таксама
Спасылкі
 | Броўнаўскі рух на Вікісховішчы |
|---|
- Броўнаўскі рух — артыкул з
- http://www.falstad.com/gas/ - java-аплет, які дэманструе броўнаўскі рух
Аўтар: www.NiNa.Az
Дата публікацыі:
U getaj staronki nyama praveranyh versij hutchej za ysyo yae yakasc ne acenvalasya na adpavednasc standartam Broynayski ruh byazladny ruh mikraskapichnyh bachnyh chascic cvyordaga rechyva uzvazhanyh y vadkasci abo gaze vyklikany ceplavym ruham chascic vadkasci ci gazu Broynayski ruh nikoli ne spynyaecca Broynayski ruh zvyazany z ceplavym ruham ale ne varta zmeshvac getyya panyacci Broynayski ruh z yaylyaecca sledstvam i svedchannem isnavannya ceplavoga ruhu Ceplavy ruh chascic rechyva takih yak atamy i malekuly prychyna broynayskaga ruhu Broynayski ruh najbolsh naglyadnae eksperymentalnae pacverdzhanne yyaylennyay malekulyarna kinetychnaj teoryi ab haatychnym ceplavym ruhu atamay i malekul Kali pramezhak nazirannya dastatkova vyaliki kab sily yakiya dzejnichayuc na chascicu z boku malekul asyaroddzya shmat razoy myanyali svae kirunki to syaredni kvadrat praekcyi yae zrushennya na yakuyu nebudz vos u adsutnasc inshyh zneshnih sil praparcyjny chasu Pry vyvadze zakona Ejnshtejna myarkuecca shto zrushenni chascicy y lyubym kirunku roynaveragodnyya i shto mozhna zanyadbac inercyyaj broynayskaj chascicy y paraynanni z uplyvam sil trennya geta dapushchalna dlya dosyc vyalikih chasoy Formula dlya kaeficyenta D zasnavanaya na yzhyvanni zakona Stoksa dlya gidradynamichnaga supraciylennya ruhu sfery radyusam A y vyazkaj vadkasci Suadnosiny dlya A i D byli eksperymentalna pacverdzhany vymyarennyami Zh Perena J Perrin i T Svedberga T Svedberg Z getyh vymyarennyay eksperymentalna vyznachany pastayannaya Bolcmana k i pastayannaya Avagadra Na Akramya pastupalnaga broynayskaga ruhu isnue taksama vyarchalny broynayski ruh byazladnae kruchenne broynayskaj chascicy pad uplyvam udaray malekul asyaroddzya Dlya vyarchalnaga broynayskaga ruhu syarednyae kvadratychnae vuglavoee zrushenne chascicy praparcyjnae chasu nazirannya Getyya suadnosiny byli taksama pacverdzhanyya vopytami Perena hoc gety efekt znachna cyazhej nazirac chym pastupalny broynayski ruh Sutnasc z yavyBroynayski ruh adbyvaecca z za tago shto yse vadkasci i gazy skladayucca z atamay abo malekul drabnyutkih chascic yakiya znahodzyacca y pastayannym haatychnym ceplavym ruhu i tamu besperapynna shturhayuc broynayskiya chascicy z roznyh bakoy Bylo ystanoylena shto bujnyya chascicy z pamerami bolsh za 5 mkm y broynayskim ruhu praktychna ne ydzelnichayuc yany neruhomyya albo vypadayuc u asadak bolsh drobnyya chascicy mensh za 3 mkm ruhayucca pastupalna pa velmi skladanym traektoryyam abo krucyacca Kali y asyaroddze pagruzhana bujnoe cela to shturshki yakiya adbyvayucca y velizarnaj kolkasci ysyarednivayucca i farmuyuc staly cisk Kali bujnoe cela atochana asyaroddzem z usih bakoy to cisk praktychna yraynavazhvaecca zastaecca tolki pad yomnaya takoe cela playna ysplyvae albo tone Kali zh cela drobnae yak broynayskaya chascica to stanovyacca prykmetnyya fluktuacyi cisku yakiya stvarayuc prykmetnuyu vypadkova zmenlivuyu silu yakaya pryvodzic da vagannyay chascicy Broynayski chascicy zvychajna ne tonuc i ne ysplyvayuc a znahodzyacca y asyaroddzi va yzvazhanym stane AdkryccyoZ yava adkryta Robertam Broynam y 1827 godze kali yon pravodziy dasledavanni pylku raslin Teoryya broynayskaga ruhuPabudova klasichnaj teoryi U 1905 godu Albertam Ejnshtejnam byla stvorana malekulyarna kinetychnaya teoryya dlya kolkasnaga apisannya broynayskaga ruhu U pryvatnasci yon vyvey formulu dlya kaeficyenta dyfuzii sferychnyh broynayskih chascic D RT6NApa3 displaystyle D frac RT 6N A pi a xi dze D displaystyle D R displaystyle R universalnaya gazavaya pastayannaya T displaystyle T absalyutnaya temperatura NA displaystyle N A pastayannaya Avagadra a displaystyle a radyus chascic 3 displaystyle xi Eksperymentalnae pacverdzhanne Formula Ejnshtejna byla pacverdzhana vopytami Zhana Perena i yago studentay u 1908 1909 gg U yakasci broynayskih chascic yany vykarystoyvali zyarnyatki smaly mastykavaga dreva i gumiguta gustoga mlechnaga soku drey rodu garcyniya Spravyadlivasc formuly byla ystalyavanaya dlya roznyh pameray chascic ad 0 212 mkm da 5 5 mkm dlya roznyh rastvoray rastvor cukru gliceryna u yakih ruhalisya chascicy Broynayski ruh yak nemarkayski vypadkovy praces Dobra raspracavanaya za aposhnyae stagoddze teoryya broynayskaga ruhu z yaylyaecca nablizhanaj I hoc u bolshasci praktychna vazhnyh vypadkay teoryya dae zdavalnyayuchyya vyniki u nekatoryh vypadkah yana mozha zapatrabavac ydakladnennya Tak eksperymentalnyya raboty pravedzenyya y pachatku XXI stagoddzya y Politehnichnym universitece Lazany Universitece Tehasa i Eyrapejskaj malekulyarna biyalagichnaj labaratoryi y Gejdelberze pad kiraynictvam S Dzhenna pakazali adroznenne pavodzin broynayskaj chascicy ad teoryi Ejnshtejna Smaluhoyskaga shto bylo asabliva prykmetnym pry pavelichenni pameray chascic Dasledavanni zakranali taksama analiz ruhu navakolnyh chascic asyaroddzya i pakazali istotny yzaemny yplyy ruhu broynayskaj chascicy i vyklikany yoyu ruh chascic asyaroddzya adna na adnu geta znachyc nayaynasc pamyaci y broynayskaj chascicy abo inshymi slovami zalezhnasc yae statystychnyh haraktarystyk u buduchyni ad usyoj peradgistoryi yae pavodzinay u minulym Dadzeny fakt ne ylichvaysya y teoryi Ejnshtejna Smaluhoyskaga Praces broynayskaga ruhu chascicy y vyazkamu asyaroddzi naogul kazhuchy adnosicca da klasa i dlya bolsh dakladnaga yago apisannya neabhodna vykarystanne integralnyh stahastychnyh uraynennyay ZnoskiBrounovskoe dvizhenie Enciklopedicheskij slovar Brokgauza i Efrona V 86 tomah 82 t i 4 dop rusk SPb 1890 1907 B B Buhovcev Yu L Klimontovich G Ya Myakishev Fizika Uchebnik dlya 9 klassa srednej shkoly 3 izd pererabotannoe M Prosveshenie 1986 3 210 000 ekz May 1905 Uber die von der molekularkinetischen Theorie der Warme geforderte Bewegung von in ruhenden Flussigkeiten suspendierten Teilchen PDF 322 8 549 560 10 1002 andp 19053220806 Praverana 2010 09 21 Gummigut nedastupnaya spasylka v BSE Perrin J Atoms London Constable amp Company 1916 Morozov A N Skripkin A V Application of integral transforms to a description of the Brownian motion by a non Markovian random process Russian Physics Journal 2009 Volume 52 Number 2 184 195 nedastupnaya spasylka Morozov A N Skripkin A V Spherical particle Brownian motion in viscous medium as non Markovian random process Physics Letters A 2011 Vol 375 P 4113 4115Gl taksamaRuh ChascicaSpasylkiBroynayski ruh na VikishovishchyBroynayski ruh artykul z http www falstad com gas java aplet yaki demanstrue broynayski ruh