Si mezcla tinta o pintura en agua y luego observa esta agua bajo un microscopio, puede ver el rápido movimiento de las partículas más pequeñas de hollín o pintura en diferentes direcciones. ¿Qué provoca tales movimientos?
Quién lo descubrió y cuándo
En 1827, el biólogo inglés Robert Brown observó a través de un microscopio una gota de agua, que accidentalmente recibió una pequeña cantidad de polen. Vio que las partículas más pequeñas de polen bailaban, moviéndose caóticamente en el líquido. Entonces se descubrió el movimiento browniano que lleva el nombre de este científico: el movimiento de las partículas más pequeñas disueltas en un líquido o gas. Después de observar los diferentes tipos de polen de su colección, el biólogo disolvió los minerales en polvo en agua.
Como resultado, Brown estaba convencido de que tal movimiento caótico no era causado por el líquido en sí mismo ni por influencias externas en el líquido, sino directamente por el movimiento interno de la partícula más pequeña. Esta partícula, por analogía con el movimiento observado, se denominó "partícula browniana".
Desarrollo de la teoría, sus seguidores
Más tarde, el descubrimiento de Brown fue confirmado, ampliado y especificado, basado en la teoría cinética molecular, por A. Einstein y M. Smoluchowski. Y el físico francés Perrin, veinte años después, gracias al perfeccionamiento de los microscopios en el proceso de estudio del movimiento aleatorio de una partícula browniana, confirmó la existencia de moléculas propiamente dichas. La observación del movimiento browniano permitió a Perrin calcular el número de moléculas en 1 mol de cualquier gas y derivar la fórmula barométrica.
El descubrimiento del movimiento de una partícula browniana sirvió como prueba de la existencia de partículas mucho más pequeñas, ni siquiera visibles en un microscopio: moléculas de un líquido y cualquier otra sustancia. Son las moléculas las que, con su constante movimiento, fuerzan a las partículas de polen, hollín o pintura a moverse.
Definición y tamaño
Si observa las partículas de cadáveres suspendidas en agua a través de un microscopio, notará que los granos de diferentes tamaños se comportan de manera diferente. Las partículas relativamente voluminosas, que experimentan la misma cantidad de impactos desde todos los lados durante un cierto período de tiempo, no comienzan a moverse. Y las partículas pequeñas durante el mismo intervalo de tiempo reciben impactos unilaterales no compensados, empujándolas hacia un lado y moviéndose.
¿Cuál es el tamaño de una partícula browniana expuesta a moléculas? Se ha demostrado empíricamente que los granos de polen citoplásmico no superan los 3 micrómetros (µm), o 10-6 metros, o 10-3milímetro. Las partículas más grandes no se vuelven partícipes del movimiento constante descubierto por Brown.
Entonces, respondamos a la pregunta "¿qué es una partícula browniana?". Son los granos más pequeños de una sustancia con un tamaño no mayor a 3 micras, que se encuentran suspendidos en un líquido o gas, realizando un movimiento caótico constante bajo la influencia de las moléculas del medio en el que se encuentran.
Teoría cinética molecular
El movimiento browniano no se detiene, no se ralentiza en el tiempo. Esto explica el concepto de la teoría cinética molecular, que dice que las moléculas de cualquier sustancia están en constante movimiento térmico. Con un aumento en la temperatura del medio, la velocidad de movimiento de las moléculas aumenta y, en consecuencia, la partícula browniana, que está sujeta a impactos moleculares, también se acelera.
Además de la temperatura de la materia, la velocidad del movimiento browniano también depende de la viscosidad del medio y del tamaño de la partícula suspendida. El movimiento alcanzará su velocidad máxima cuando la temperatura de la sustancia que rodea la partícula sea alta, la sustancia en sí no sea viscosa y las partículas de polvo sean las más pequeñas.
Las moléculas de una sustancia en la que se encuentran las partículas más pequeñas, chocando al azar, aplican una fuerza resultante (producen un empujón), provocando un cambio en la dirección del movimiento del polen. Pero tales fluctuaciones son muy breves en el tiempo, y casi inmediatamente cambia la dirección de la fuerza aplicada, lo que conduce a un cambio en la dirección del movimiento.
El ejemplo más simple y claro que te permite entender qué es una partícula browniana es el movimiento de partículas de polvo, visible en un rayo de sol oblicuo. En 99-55 años. antes de Cristo mi. el antiguo poeta romano Lucrecio explicó con precisión la causa del movimiento errático en el poema filosófico "Sobre la naturaleza de las cosas".
Mira aquí: cada vez que entra la luz del sol
En nuestras moradas y la oscuridad se abre paso con sus rayos, Muchos cuerpos pequeños en el vacío, verás, parpadeando, Corriendo de un lado a otro en un radiante resplandor de luz.
¿Puedes entender de esto cuán incansablemente
El comienzo de las cosas en el vasto vacío está inquieto.
Así que las grandes cosas ayudan a entender
Pequeñas cosas, trazando el camino para su comprensión.
Además, porque debes prestar atención
A la confusión de los cuerpos que parpadean bajo la luz del sol
Qué sabes de la materia y el movimiento, Lo que sucede en él en secreto y oculto a la vista.
Porque verás allí cuántas partículas de polvo cambian
El camino de las conmociones ocultas y el vuelo de regreso, Siempre de un lado a otro corriendo en todas direcciones.
Mucho antes del advenimiento de la moderna tecnología de aumento, Lucrecio, al observar un movimiento análogo al observado por Brown, llegó a la conclusión de que existen las partículas más pequeñas de materia. Brown lo confirmó al hacer uno de los descubrimientos científicos más importantes.
