ブラウン運動は、これらの振動を最初に研究したスコットランドの植物学者ロバート・ブラウンにちなんで名付けられました (1827)。ブラウンは、顕花植物の新たに発見された種の花粉粒の受精を調べていたとき、彼は顕微鏡下の液体に保持された花粉粒内の微粒子の速いリズミカルな動きを見つけました.ブラウンはこの出来事に最初に気づいたわけではありませんが、徹底的に調査した最初の人でした。化学におけるブラウン運動は、液体または気体内の粒子が、他の素早い小さな粒子と頻繁に相互作用する結果、予測不能または制御不能な動きをすることです。これは、粒子サイズとコロイドの粘度によって決まります。
ブラウン運動の意味
1:粒子サイズはブラウン運動速度に反比例します。角運動は粒子の質量に反比例するため、小さな粒子はより速く移動します。
2:液体の粘性が低いほど、ブラウン運動は速くなります。粘度は、液体の内部摩擦の大きさの尺度です。これは、流体の流れに対する抵抗の尺度です。
ブラウン運動の影響
1:ブラウン運動により、流体粒子は一定の運動をしています。粒子は沈降できず、コロイド溶液が安定します。
2:この動きにより、真の溶液とコロイド溶液を区別できます。
ブラウン運動と拡散の違い
- ブラウン運動は、分子のランダムで不規則な運動です。運動分子理論で述べられているように、分子の運動方向はランダムです。速度は、システムの運動エネルギーの尺度である温度によって制御されます。
- 拡散は、ブラウン運動による統計的に観測された現象です。分子のランダムな動きにより、分子は開始点から徐々に遠くの点に到達しますが、ジグザグの動きになります。
多数の分子を調べると、統計が表示されます:
- 水に一滴の染料を想像してみてください。色素注入からシステムに入力されるエネルギーがそれほど多くないと仮定しても、最初は小さな領域に局在し、次に外側に拡散します。
- 各色素分子はランダムな方向に移動し、色素の局所スポットよりも多くの微粒子 (おそらく色素分子が配置されている場所) があるため、拡散します。これがエントロピーの考え方です。
ブラウン運動に関するアインシュタインの理論
温度が高いほどブラウン運動も速くなるため、1877年にその原因が「液体媒体中の熱分子運動」にあることが示唆されました。液体または気体の分子が常に動いており、互いに衝突して前後に跳ね返っているという考えは、19 世紀の第 3 四半期に開発された気体の動力学理論の重要な部分でした。
- 物理学者のジェームズ・クラーク・マクスウェル、ルートヴィヒ・ボルツマン、ルドルフ・クラウジウスは、熱の現象について説明しました。理論的には、物質の温度は、その分子が移動または振動する平均運動エネルギーに比例します。
- もちろん、この運動は、顕微鏡で観察できるより大きな粒子に何らかの形で伝達される可能性があると推測されます。もし本当なら、運動理論を支持する最初の直接観察された効果になるでしょう.
1905 年、この推論により、ドイツの物理学者アルベルト アインシュタインはブラウン運動の定量的理論を提唱しました。ブラウン運動の同様の研究は、アインシュタインのものとはわずかに異なる方法を使用して、ポーランドの物理学者マリアン・スモルコウスキーによって独立してほぼ同時に行われました。
結論
ブラウン運動に関するアルバート アインシュタインの論文は、原子と分子の存在の重要な証拠でした。気体の圧力、温度、および体積を説明する気体の動力学理論は、粒子の運動のブラウン モデルに基づいています。この現象は、環境粒子の熱分子運動に起因すると判断されています。液体フィールドでは、浮遊粒子が液体分子によってあらゆる側面から衝突されます。パーティクルが非常に小さい場合、片側で受ける衝突が反対側よりも強くなり、ジャンプが発生します。これらの小さなランダム ジャンプは、ブラウン運動として知られています。
