Движение молекул

Броуновское движение

Вечная «пляска» плавающих частиц. Однажды — было это в Англии в 1827 году — ботаник Роберт Броун разглядывал в микроскоп плавающие в воде крошечные частицы цветочной пыльцы. И вдруг он заметил, что эти частицы пребывают в непрестанной беспорядочной «пляске» (рис. 6.1).

Рис. 6.1. На этой фотографии, сделанной с помощью микроскопа, отрезками соединены точки, отмечающие положение одной «броуновской» частицы через каждую минуту. В промежутках между этими положениями частица двигалась также по запутанной ломаной линии

Ученый предположил, что частицы пыльцы движутся потому, что они живые. Желая проверить это предположение на опыте — Броун следовал научному методу, — ученый заменил частицы пыльцы частичками сажи. Но и они «плясали» без устали.

Значит, для объяснения загадочного движения частиц, которое назвали броуновским движением, нужна была новая гипотеза. Но ни сам Броун, ни другие ученые не могли тогда ее предложить.

Чем объясняется броуновское движение? Новую гипотезу подсказало наблюдение: ученые заметили, что чем меньше плавающие в воде частицы, тем быстрее они движутся.

Тогда возникло предположение, что броуновское движение обусловлено ударами молекул воды, которые непрестанно хаотически движутся. Молекулы воды ударяют по плавающей частице с разных сторон, из-за чего частица получает толчки то в одну, то в другую сторону. Вызванное этими толчками движение частицы тем заметнее, чем меньше частица, — подобно тому, как удары волн качают лодку, но нечувствительны для большого корабля.

Теория броуновского движения, основанная на предположении, что оно обусловлено ударами молекул, была создана в начале 20-го века. Следствия этой теории подтвердились на опыте, благодаря чему броуновское движение стало опытным подтверждением молекулярного строения вещества и движения молекул.

Опыты показали также, что при нагревании интенсивность броуновского движения увеличивается. Это означает, что при повышении температуры скорость хаотического движения молекул возрастает.

Поэтому хаотическое движение молекул называют тепловым движением.

Интенсивность теплового движения молекул по нашим обычным меркам настолько велика, что трудно поддается воображению. Некоторое представление об этом вы сможете получить, прочитав раздел «Буря в стакане воды».