Большой энциклопедический словарь:
БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ (брауновское движение) — беспорядочное движение мельчайших частиц, взвешенных в жидкости или газе, под влиянием ударов молекул окружающей среды; открыто Р. Броуном.
Большая советская энциклопедия:
Броуновское движение
Правильнее брауновское движение, беспорядочное движение малых (размерами в нескольких мкм и менее) частиц, взвешенных в жидкости или газе, происходящее под действием толчков со стороны молекул окружающей среды. Открыто Р. Броуном в 1827. Видимые только под микроскопом взвешенные частицы движутся независимо друг от друга и описывают сложные зигзагообразные траектории. Б. д. не ослабевает со временем и не зависит от химических свойств среды. Интенсивность Б. д. увеличивается с ростом температуры среды и с уменьшением её вязкости и размеров частиц.
Последовательное объяснение Б. д. было дано А. Эйнштейном и М. Смолуховским (См. Смолуховский) в 1905—06 на основе молекулярно-кинетической теории. Согласно этой теории, молекулы жидкости или газа находятся в постоянном тепловом движении, причём импульсы различных молекул неодинаковы по величине и направлению. Если поверхность частицы, помещенной в такую среду, мала, как это имеет место для броуновской частицы, то удары, испытываемые частицей со стороны окружающих её молекул, не будут точно компенсироваться. Поэтому в результате «бомбардировки» молекулами броуновская частица приходит в беспорядочное движение, меняя величину и направление своей скорости примерно 1014 раз в сек.
При наблюдении Б. д. фиксируется (см. рис.) положение частицы через равные промежутки времени. Конечно, между наблюдениями частица движется не прямолинейно, но соединение последовательных положений прямыми линиями даёт условную картину движения.
Закономерности Б. д. служат наглядным подтверждением фундаментальных положений молекулярно-кинетической теории. Общая картина Б. д. описывается законом Эйнштейна для среднего квадрата смещения частицы вдоль любого направления x Если за время между двумя измерениями происходит достаточно большое число столкновений частицы с молекулами, то пропорционально этому времени :
Здесь D — коэффициент диффузии (См. Диффузия), который определяется сопротивлением, оказываемым вязкой средой движущейся в ней частице. Для сферических частиц радиуса а он равен:
D = kT/6a, (2)
где k — Больцмана постоянная, Т — абсолютное температура, — динамическая вязкость среды.
Теория Б. д. объясняет случайные движения частицы действием случайных сил со стороны молекул и сил трения. Случайный характер силы означает, что её действие за интервал времени 1 совершенно не зависит от действия за интервал 2, если эти интервалы не перекрываются. Средняя за достаточно большое время сила равна нулю, и среднее смещение броуновской частицы также оказывается нулевым.
Выводы теории Б. д. блестяще согласуются с экспериментом, формулы (1) и (2) были подтверждены измерениями Ж. Перрена и Т. Сведберга (1906). На основе этих соотношений были экспериментально определены постоянная Больцмана и Авогадро число в согласии с их значениями, полученными др. методами.
Теория Б. д. сыграла важную роль в обосновании статистической механики (см. Статистическая физика). Помимо этого, она имеет и практическое значение. Прежде всего, Б. д. ограничивает точность измерительных приборов. Например, предел точности показаний зеркального гальванометра определяется дрожанием зеркальца, подобно броуновской частице бомбардируемого молекулами воздуха. Законами Б. д. определяется случайное движение электронов, вызывающее Шумы в электрических цепях. Диэлектрические потери в диэлектриках (См. Диэлектрики) объясняются случайными движениями молекул-диполей, составляющих диэлектрик. Случайные движения ионов в растворах электролитов увеличивают их электрическое сопротивление.
Лит.: Эйнштейн А., Смолуховский М., Брауновское движение, пер. с нем,, с доп. статьями Ю. А. Круткова и Б. И. Давыдова, М.—Л., 1936: Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М., Фейнмановские лекции по физике, пер. с англ., т. 4, М., 1965.
В. П. Павлов.
Броуновское движение частицы гуммигута в воде. Точками отмечены последовательные положения частицы через каждые 30 сек. Наблюдения велись (Ж. Перроном) под микроскопом при увеличении ок. 3000.
Орфографический словарь Лопатина:
орф.
броуновское движение
Физический энциклопедический словарь:
(брауновское движение), беспорядочное движение малых ч-ц, взвешенных в жидкости или газе, происходящее под действием ударов молекул окружающей среды. Исследовано в 1827 англ. учёным Р. Броуном (Браун; R. Brown), к-рый наблюдал в микроскоп движение цветочной пыльцы, взвешенной в воде. Наблюдаемые ч-цы размером =10-6 м и менее совершают неупорядоченные независимые движения, описывая сложные зигзагообразные траектории. Интенсивность Б. д. не зависит от времени, но возрастает с ростом темп-ры среды, с уменьшением её вязкости и размеров ч-ц (независимо от их хим. природы). Полная теория Б. д. была дана в 1905—06 А. Эйнштейном и польск. физиком М. Смолуховским.
Причина Б. д.— тепловое движение молекул среды и отсутствие точной компенсации ударов, испытываемых ч-цей со стороны окружающих её молекул, т. е. Б. д. обусловлено флуктуациями давления. Удары молекул среды приводят ч-цу в беспорядочное движение: скорость её быстро меняется по величине и направлению. Если фиксировать положение ч-цы через небольшие равные промежутки времени, то построенная таким методом траектория оказывается чрезвычайно сложной и запутанной (рис. ).
Б. д.— наиб. наглядное эксперим. подтверждение представлений молекулярно-кинетич. теории о хаотическом тепловом движении атомов и молекул. Если промежуток наблюдения т достаточно велик, чтобы силы,
Броуновское движение трёх разл. ч-ц гуммигута в воде (по Перрену). Точками отмечены положения ч-ц через каждые 30 с. Радиус ч-ц 0,52•10-6 м, расстояния между делениями сетки 3,4•10-6 м.
действующие на ч-цу со стороны молекул среды, много раз меняли своё направление, то ср. квадрат проекции её смещения Dx2 на к.-л. ось (в отсутствии др. внеш. сил) пропорц. времени т (закон Эйнштейна):
Dx2 = 2Dt, (1)
где D — коэфф. диффузии. Для сферич. ч-ц радиусом а он равен: D = = kT/6pha, h — динамич. вязкость среды. При выводе закона Эйнштейна предполагается, что смещения ч-цы в любом направлении равновероятны и что для больших т можно пренебречь инерцией броуновской ч-цы по сравнению с влиянием сил трения. Соотношения для Dx2 и D были экспериментально подтверждены измерениями франц. физика Ж. Перрена и швед. физика Т. Сведберга. Из этих измерений были экспериментально определены постоянная Больцмана и Авогадро постоянная.
Кроме поступат. Б. д., существует также вращат. Б. д.— беспорядочное вращение броуновской ч-цы под влиянием ударов молекул среды. Для вращат. Б. д. среднее квадратичное угл. смещение ч-цы j2 пропорц. времени наблюдения t:
j2 = 2Dврt, (2)
где коэфф. диффузии вращательного Б. д. для сферич. ч-цы Dвр=kTl8pha3. Соотношение (2) было также подтверждено опытами Перрена.
Теория Б. д. находит приложение в физикохимии дисперсных систем, на ней основана кинетич. теория коагуляции р-ров (Смолуховский, 1916), теория седиментац. равновесия (равновесия дисперсных систем в поле тяготения или в поле центробежной силы). В метрологии Б. д. рассматривают как осн. фактор, ограничивающий точность чувствительных измерит, приборов. Предел точности измерений оказывается достигнутым, когда флуктуационные (броуновские) смещения подвижных частей измерит. прибора по порядку величины совпадут со смещением, вызванным измеряемым эффектом.
Научно-технический словарь:
БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ, неупорядоченное, зигзагообразное движение частиц, взвешенных в потоке (жидкости или газа). Вызывается неравномерностью бомбардировки более крупных частиц с разных сторон более мелкими молекулами движущегося потока. Это явление названо по имени шотландского ботаника Роберта Брауна (1773-1858), который в 1827 г. наблюдал движение растительных спор в воде.
© «СловоТолк.Ру» — толковые и энциклопедические словари, 2007-2020