Естествознание

Броуновское движение. Однажды в 1827 г. английский ученый Р.Броун, изучая растения при помощи микроскопа, обнаружил очень необычное явление. Плавающие на воде споры (мелкие семена некоторых растений) при наблюдении за ними в микроскоп скачкообразно двигались без видимых на то причин Броун наблюдал это движение несколько дней, однако так и не смог дождаться его прекращения. Он его подробно описал, но объяснить так и не смог. Впоследствии это явление назвали броуновским движением.

Объяснить это явление невозможно, если только не предположить, что молекулы воды находятся в постоянном, никогда не прекращающемся движении. Они беспорядочно сталкиваются друг с другом, с другими молекулами. Наталкиваясь на споры, молекулы вызывают их скачкообразные перемещения, что Броун и наблюдал в микроскоп. А поскольку молекулы в микроскоп не видны, то движение спор казалось Броуну беспричинным.

На этом рисунке изображена модель броуновского движения. Множеством мелких шариков обозначены молекулы воды, а большим шаром - спора. Количество ударов молекул о спору слева и справа, сверху и снизу, спереди и сзади не всегда одинаково. Под действием "перевеса" ударов с какой-нибудь одной стороны спора будет перескакивать с места на место.

Самостоятельное движение частиц вещества служит объяснением и еще одного физического явления. Рассмотрим его на опыте.

Диффузия. В высокий сосуд с водой бросим несколько крупинок краски. Они опустятся на дно сосуда, и вокруг них вскоре образуется фиолетовое облачко окрашенной воды. Оставим сосуд в покое на несколько недель. Наблюдая за ним все это время, мы обнаружим постепенное распространение окраски по всей высоте сосуда. Говорят, что происходит диффузия краски в воду.

Диффузия объясняется просто. Частицы веществ, беспорядочно двигаясь, проникают в промежутки друг между другом, что и означает смешивание веществ. Наиболее быстро диффузия происходит в газах. Медленнее - в жидкостях, а в твердых телах - совсем медленно: годами. Известен, например, следующий опыт. Две гладко отшлифованные пластины из золота и свинца пролежали друг на друге около 5 лет. За это время золото и свинец продиффундировали (проникли) друг в друга на глубину около 1 мм.

Скорость движения частиц и температура. При проведении опыта с водой и краской замечено, что в теплой комнате диффузия протекает значительно быстрее. Например, на солнечном подоконнике диффузия завершается примерно на неделю раньше.

Вспомним, что причина диффузии - это самостоятельное движение частиц вещества. Поэтому ускорение диффузии можно объяснить тем, что повышение температуры тела приводит к увеличению скорости движения его частиц. Кстати, броуновское движение при этом также ускоряется.

Итак, при любой температуре наблюдается самостоятельное движение частиц всех веществ - твердых, жидких и газообразных. Поскольку частицы движутся, они обладают кинетической энергией. Эта энергия тем больше, чем выше температура тела.