שקופית 2
תנועה בראון
עוד בקיץ 1827, בראון, בזמן שחקר את התנהגות האבקה תחת מיקרוסקופ, גילה לפתע שנבגים בודדים עושים תנועות אימפולסיביות כאוטיות לחלוטין. הוא קבע בוודאות שהתנועות הללו אינן קשורות בשום צורה לא למערבולות ולזרמים של מים, ולא לאידוי שלהן, ולאחר מכן, לאחר שתיאר את אופי תנועת החלקיקים, הוא חתם בכנות על אימפוטנציה שלו כדי להסביר את המקור של התנועה הכאוטית הזו. עם זאת, בהיותו נסיין קפדני, בראון גילה שתנועה כאוטית כזו אופיינית לכל חלקיק מיקרוסקופי, בין אם זה אבקת צמחים, תרחיפים מינרלים או כל חומר מרוסק באופן כללי.
שקופית 3
זוהי התנועה התרמית של החלקיקים הקטנים ביותר התלויים בנוזל או בגז. חלקיקים בראוניים נעים בהשפעת השפעות מולקולריות. בשל האקראיות של התנועה התרמית של מולקולות, השפעות אלו לעולם לא מאזנות זו את זו. כתוצאה מכך, מהירותו של חלקיק בראוני משתנה באקראי בגודל ובכיוון, ומסלולו הוא קו זיגזג מורכב.
שקופית 4
כוחות אינטראקציה
אם לא היו כוחות משיכה בין מולקולות, אז כל הגופים בכל תנאי היו נמצאים במצב גזי בלבד. אבל כוחות המשיכה לבדם אינם יכולים להבטיח את קיומן של תצורות יציבות של אטומים ומולקולות. במרחקים קטנים מאוד בין מולקולות, בהכרח פועלים כוחות דחייה. בשל כך, מולקולות אינן חודרות זו לזו ופיסות חומר לעולם אינן מתכווצות לגודל של מולקולה אחת.
שקופית 5
למרות שבאופן כללי, המולקולות הן ניטרליות מבחינה חשמלית, בכל זאת, פועלים ביניהן כוחות חשמליים משמעותיים במרחקים קצרים: ישנה אינטראקציה בין אלקטרונים לגרעיני אטום של מולקולות שכנות.
שקופית 6
מצבים מצטברים של חומר
בהתאם לתנאים, אותו חומר יכול להיות במצבי צבירה שונים, המולקולות של חומר במצב מוצק, נוזלי או גזי אינן שונות זו מזו. המצב המצטבר של חומר נקבע לפי המיקום, אופי התנועה ואינטראקציה של מולקולות.
שקופית 7
שקופית 8
מבנה גזים
הגז מתרחב עד שהוא ממלא את כל הנפח שהוקצב לו. אם ניקח בחשבון גז ברמה המולקולרית, נראה מולקולות דוהרות באקראי ומתנגשות זו בזו ובדפנות הכלי, שלמרות זאת, למעשה, אין אינטראקציה זו עם זו. אם תגדיל או תקטין את נפח הכלי, המולקולות יחולקו מחדש באופן שווה בנפח החדש
שקופית 9
1. מולקולות אינן מתקשרות ביניהן 2. מרחקים בין מולקולות גדולים בעשרות מונים מגודל מולקולות 3. גזים נדחסים בקלות 4. מהירויות גבוהות של מולקולות 5. תופסות את כל נפח הכלי 6. השפעות של מולקולות ליצור לחץ גז
שקופית 10
מבנה של נוזלים
נוזל בטמפרטורה נתונה תופס נפח קבוע, אולם הוא גם לובש צורה של כלי מלא - אך רק מתחת לפני השטח שלו. ברמה המולקולרית, הדרך הקלה ביותר לחשוב על נוזל היא כמולקולות כדוריות שלמרות שהן נמצאות במגע הדוק זו עם זו, יש להן את החופש להתגלגל אחת סביב השנייה, כמו חרוזים עגולים בצנצנת. יוצקים נוזל לכלי - והמולקולות יתפשטו במהירות וימלאו את החלק התחתון של נפח הכלי, כתוצאה מכך הנוזל יקבל את צורתו, אך לא יתפשט בכל נפח הכלי.
שקופית 11
1. קיימת אינטראקציה בין מולקולות 2. קרבה של מולקולות 3. מולקולות נעות ב"קפיצות" 4. דחיסות נמוכה של נוזלים 5. הן אינן שומרות על צורתן, אלא שומרות על נפחן
1 שקף
את העבודה השלימה: מקארובה יקטרינה, תלמידת כיתה ז', בית ספר תיכון GOU מס' 546, מוסקבה מפקחת: קזקובה יו.ו., מורה לפיזיקה
2 שקופיות
בשנת 1827, בראון, שבדק גרגירים ציטופלזמיים התלויים במים מבודדים מתאי אבקה של הצמח הצפון אמריקאי Clarkia pulchella תחת מיקרוסקופ, גילה במפתיע שהם רועדים כל הזמן ועוברים ממקום למקום.
3 שקופית
מטרת העבודה: לצפות וללמוד את התנועה הבראונית של חלקיקים התלויים במים. מושא המחקר: תנועה בראונית. נושא המחקר: תכונות התבוננות ואופי התנועה הבראונית. מקום העבודה: מרכז רדיופיזי חינוכי ומדעי של האוניברסיטה הפדגוגית הממלכתית של מוסקבה
4 שקופית
מטרות המחקר: לחקור את ההיסטוריה של גילוי התנועה הבראונית. לחקור את המשמעות של גילוי התנועה הבראונית להתפתחות המדע. גלה את ההשפעה של גורמים שונים על אופי התנועה הבראונית. ערכו ניסוי כדי לצפות בתנועה בראונית. שיטות מחקר: חקר ספרות וחומרים מאתרי אינטרנט בנושא זה. לימוד אופי התנועה הבראונית בעזרת מודל. תצפית על תנועה בראונית.
5 שקופית
בשנת 1824, מופיע סוג חדש של מיקרוסקופ המספק הגדלה של פי 500-1000. הוא איפשר להגדיל חלקיקים, עד לגודל של 0.1-1 מ"מ. אבל במאמרו מדגיש בראון במיוחד שהיו לו עדשות דו קמורות רגילות, מה שאומר שהוא יכול להגדיל עצמים לא יותר מפי 500, כלומר חלקיקים גדל לגודל של 0 .05-0.5 מ"מ בלבד. גודלם של תאי אבקה נע בין 2.5 מיקרומטר ל-250 מיקרון. לחלקיקים בראוניים יש גודל בסדר גודל של 0.1-1 מיקרון. מיקרוסקופים מהמאה ה-18
6 שקופית
כבר בשנת 1670, ממציא המיקרוסקופ, ההולנדי אנתוני לוונהוק, אולי צפה בתופעה דומה, שכן המיקרוסקופ שלו נתן הגדלה של עד פי 300, אך המצב העוברי של המדע המולקולרי באותה תקופה לא משך תשומת לב. התצפית של לוונהוק. אנתוני ואן לוונהוק (1632-1723)
7 שקופית
קטע משירו של לוקרטיוס קארה "על טבע הדברים" תראה: בכל פעם שאור השמש חודר לתוך בתי המגורים שלנו וחותך את החושך בקרניו, תראה גופים קטנים רבים בחלל, מרצדים, ממהרים הלוך ושוב במרחב זוהר זוהר של אור...
8 שקף
טמפרטורה נמוכה (דקה) טמפרטורה גבוהה (דקה) השוואה של דפוסי תנועה של חלקיקים באמצעות מודל תנועה בראוניאני
9 שקופית
מסקנות: חלקיקים בראוניים נעים בהשפעת השפעות אקראיות של מולקולות. תנועה בראונית היא כאוטית. לפי מסלול החלקיק, ניתן לשפוט את עוצמת התנועה, ככל שמסת החלקיק קטנה יותר, התנועה נעשית עזה יותר. עוצמת התנועה הבראונית תלויה ישירות בטמפרטורה. תנועה בראונית לא מפסיקה.
10 שקופית
מריאן סמולוצ'ובסקי (1872–1917) נתנה לראשונה הסבר קפדני על התנועה הבראונית בשנת 1904
11 שקופית
אלברט איינשטיין (1879-1955) יצר את התיאוריה הכמותית הראשונה של תנועה בראונית בשנת 1905. באמצעות שיטות סטטיסטיות, הוא הסיק נוסחה לערך הממוצע של העקירה בריבוע של חלקיק בראוניאני: כאשר B היא ניידות החלקיקים, שהיא ביחס הפוך לצמיגות המדיום וגודל החלקיקים, t הוא זמן התצפית, T הוא הטמפרטורה של הנוזל.< r 2 >= 6kTBt
12 שקופיות
ז'אן-בטיסט פרין (1870 - 1942) ב-1906 החל לערוך ניסויים שאיששו את התיאוריה של איינשטיין. לסיכום בשנת 1912, הוא הכריז: "תורת האטום ניצחה. ברגע שהם רבים, מתנגדיו מובסים ובזה אחר זה הם מוותרים על דעותיהם, כל כך הרבה זמן נחשבות סבירות ושימושיות. בשנת 1926 קיבל פרין את פרס נובל על עבודתו על "טבעו הבדיד של החומר"
13 שקופית
תנועה בראונית של חלקיקי מסטיק במים. הנקודות מסמנות מיקומים עוקבים של החלקיק לאחר 30 שניות. תצפיות בוצעו תחת מיקרוסקופ בהגדלה של כ. 3000. גודל חלקיקים כ-1 מיקרון. תא אחד מתאים למרחק של 3.4 מיקרומטר.
14 שקופית
MICROSCOPE NIKON Eclipse LV 100 מצלמת וידאו עינית שלב אובייקט צג צג ברגים לתנועה אופקית של שלב האובייקט ברגי התאמת חדות
15 שקופית
16 שקופית
17 שקופית
18 שקופית
19 שקופית
20 שקופית
21 שקופית
22 שקופית
מסקנות: 1. תנועה בראונית יכלה להיחשף בטעות על ידי מדענים לפני בראון, אך בשל חוסר השלמות של המיקרוסקופים וחוסר ההבנה של המבנה המולקולרי של חומרים, היא לא נחקרה על ידי איש. אחרי בראון, זה נחקר על ידי מדענים רבים, אבל איש לא יכול היה לתת לו הסבר. 2. יצירת התיאוריה הכמותית של התנועה הבראונית על ידי איינשטיין ואישורה הניסויי על ידי פרין אפשרו להוכיח באופן משכנע את קיומן של מולקולות ותנועתן האקראית המתמשכת. 3. הגורמים לתנועה בראונית הם התנועה התרמית של מולקולות המדיום והיעדר פיצוי מדויק על ההשפעות שחווה החלקיק מהמולקולות המקיפות אותו. 4. עוצמת התנועה הבראונית מושפעת מגודל ומסת החלקיק הבראוני, טמפרטורה וצמיגות הנוזל. 5. התבוננות בתנועה בראונית היא משימה קשה מאוד, שכן יש צורך: להיות מסוגל להשתמש במיקרוסקופ, לשלול את ההשפעה של גורמים חיצוניים שליליים (רעידות, הטיית השולחן), לבצע את התצפית במהירות , עד שהנוזל מתאדה.
24 שקופית
http://ru.wikipedia.org http://krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/BROUNOVSKOE_DVIZHENIE.html http://www.physics.nad.ru/Physics/Cyrillic/brow_txt.htm http://bse .sci-lib.com/article001503.html http://scorcher.ru/art/theory/determinism/brown.php http://marklv.narod.ru/mkt/ris2.htm http://elementy.ru/ trefil/30 http://allphysics.ru/phys/brounovskoe-dvizhenie http://dxdy.ru/topic24041.html http://vita-club.ru/micros1.htm
שקופית 1
תנועה בראונית.
השלימו: Bakovskaya Julia ו- Vozniak Albina, תלמידי כיתה י' נבדק על ידי: Tsypenko L.V., מורה לפיזיקה בשנת 2012
שקופית 2
תנועה בראונית - במדעי הטבע, תנועה אקראית של חלקיקים מוצקים מיקרוסקופיים, גלויים, תלויים בנוזל (או בגז) (חלקיקי אבק, חלקיקי אבקת צמחים וכן הלאה), הנגרמת על ידי תנועה תרמית של חלקיקי נוזל ( או גז). אין לבלבל בין המושגים "תנועה בראונית" ו"תנועה תרמית": תנועה בראונית היא תוצאה ועדות לקיומה של תנועה תרמית.
שקופית 3
מהות התופעה
תנועה בראונית מתרחשת בשל העובדה שכל הנוזלים והגזים מורכבים מאטומים או מולקולות – החלקיקים הקטנים ביותר שנמצאים בתנועה תרמית כאוטית מתמדת, ולכן דוחפים ללא הרף את החלקיק הבראוניי מצדדים שונים. נמצא שחלקיקים גדולים יותר מ-5 מיקרומטר כמעט אינם משתתפים בתנועה בראונית (הם לא נעים או משקעים), חלקיקים קטנים יותר (פחות מ-3 מיקרומטר) נעים קדימה לאורך מסלולים מורכבים מאוד או מסתובבים. כאשר גוף גדול שקוע בתווך, ממוצע הזעזועים המתרחשים במספרים גדולים ויוצרים לחץ קבוע. אם גוף גדול מוקף במדיום מכל הצדדים, אז הלחץ כמעט מאוזן, רק כוח ההרמה של ארכימדס נשאר - גוף כזה צף בצורה חלקה למעלה או שוקע. אם הגוף קטן, כמו חלקיק בראוני, אז תנודות הלחץ הופכות בולטות, היוצרות כוח משתנה באופן אקראי, המוביל לתנודות של החלקיק. חלקיקים בראוניים בדרך כלל אינם שוקעים או צפים, אלא תלויים במדיום.
שקופית 4
גילוי של תנועה בראונית
תופעה זו התגלתה על ידי ר' בראון בשנת 1827, כאשר ערך מחקר על אבקת צמחים. הבוטנאי הסקוטי רוברט בראון (לפעמים שם משפחתו מתועתק כ-Brown) במהלך חייו, בתור האנין הטוב ביותר של צמחים, קיבל את התואר " נסיך הבוטנאים." הוא גילה הרבה תגליות נפלאות. ב-1805, לאחר מסע של ארבע שנים לאוסטרליה, הוא הביא לאנגליה כ-4,000 מינים של צמחים אוסטרליים שאינם ידועים למדענים והקדיש שנים רבות לחקרם. תיאר צמחים שהובאו מאינדונזיה ומרכז אפריקה. למד פיזיולוגיה של הצמח, תיאר לראשונה בפירוט את הגרעין של תא צמחי. האקדמיה למדעים של פטרבורג הפכה אותו לחבר כבוד. אבל שמו של המדען ידוע כעת לא בגלל עבודות אלה. בשנת 1827, בראון ערך מחקר על אבקה צמחית. הוא, במיוחד, התעניין כיצד אבקה מעורבת בתהליך ההפריה. פעם אחת, תחת מיקרוסקופ, הוא בדק גרגירים ציטופלזמיים מוארכים התלויים במים מבודדים מתאי האבקה של הצמח הצפון אמריקאי Clarkia pulchella (קלרקיה יפה). לפתע ראה בראון שהגרגרים הקשים הקטנים ביותר, שבקושי ניתן לראותם בטיפת מים, רועדים ללא הרף ונעים ממקום למקום. הוא מצא שהתנועות הללו, לדבריו, "אינן קשורות לא לזרימות בנוזל או לאידוי ההדרגתי שלו, אלא הן טבועות בחלקיקים עצמם". כעת, כדי לחזור על התצפית של בראון, מספיק להחזיק במיקרוסקופ לא חזק במיוחד ולהשתמש בו כדי לבחון את העשן בקופסה מושחרת, מוארת דרך חור צדדי בקרן אור עזה. בגז, התופעה מתבטאת בצורה הרבה יותר חיה מאשר בנוזל: כתמים קטנים של אפר או פיח (בהתאם למקור העשן) הם אור מפזר גלוי, אשר קופצים ללא הרף קדימה ואחורה. אפשר גם לצפות בתנועה בראונית בתמיסת דיו: בהגדלה של פי 400, כבר ניתן להבחין בקלות בתנועת החלקיקים. כפי שקורה לעתים קרובות במדע, שנים רבות לאחר מכן, היסטוריונים גילו כי עוד בשנת 1670, ממציא המיקרוסקופ, ההולנדי אנתוני לוונהוק, כנראה צפה בתופעה דומה, אך את הנדירות ואי השלמות של המיקרוסקופים, המצב העוברי של המדע המולקולרי. באותה תקופה לא משך תשומת לב לתצפית של לוונהוק, ולכן התגלית מיוחסת בצדק לבראון, שחקר ותיאר אותה לראשונה בפירוט.
תיאור המצגת בשקופיות בודדות:
1 שקף
תיאור השקופית:
2 שקופיות
תיאור השקופית:
תנועה בראון בקיץ 1827, בראון, שחקר את התנהגות האבקה תחת מיקרוסקופ, גילה לפתע שנבגים בודדים מבצעים תנועות אימפולסיביות כאוטיות לחלוטין. הוא קבע בוודאות שהתנועות הללו אינן קשורות בשום צורה לא למערבולות ולזרמים של מים, ולא לאידוי שלהן, ולאחר מכן, לאחר שתיאר את אופי תנועת החלקיקים, הוא חתם בכנות על אימפוטנציה שלו כדי להסביר את המקור של התנועה הכאוטית הזו. עם זאת, בהיותו נסיין קפדני, בראון גילה שתנועה כאוטית כזו אופיינית לכל חלקיק מיקרוסקופי, בין אם זה אבקת צמחים, תרחיפים מינרלים או כל חומר מרוסק באופן כללי.
3 שקופית
תיאור השקופית:
תנועה בראונית היא התנועה התרמית של החלקיקים הקטנים ביותר התלויים בנוזל או בגז. חלקיקים בראוניים נעים בהשפעת השפעות מולקולריות. בשל האקראיות של התנועה התרמית של מולקולות, השפעות אלו לעולם לא מאזנות זו את זו. כתוצאה מכך, מהירותו של חלקיק בראוני משתנה באקראי בגודל ובכיוון, ומסלולו הוא קו זיגזג מורכב.
4 שקופית
תיאור השקופית:
כוחות אינטראקציה אם לא היו כוחות משיכה בין מולקולות, אז כל הגופים בכל תנאי היו נמצאים במצב גזי בלבד. אבל כוחות המשיכה לבדם אינם יכולים להבטיח את קיומן של תצורות יציבות של אטומים ומולקולות. במרחקים קטנים מאוד בין מולקולות, בהכרח פועלים כוחות דחייה. בשל כך, מולקולות אינן חודרות זו לזו ופיסות חומר לעולם אינן מתכווצות לגודל של מולקולה אחת.
5 שקופית
תיאור השקופית:
למרות שבאופן כללי המולקולות הן ניטרליות מבחינה חשמלית, בכל זאת פועלים ביניהן כוחות חשמליים משמעותיים במרחקים קצרים: ישנה אינטראקציה - אלקטרונים וגרעינים אטומיים של מולקולות שכנות כוחות אינטראקציה
6 שקופית
תיאור השקופית:
מצבי צבירה של חומר בהתאם לתנאים, אותו חומר יכול להיות במצבי צבירה שונים. המולקולות של חומר במצב מוצק, נוזלי או גזי אינן שונות זו מזו. המצב המצטבר של חומר נקבע לפי המיקום, אופי התנועה והאינטראקציה של מולקולות.
7 שקופית
תיאור השקופית:
מאפיינים של גופים מוצקים, נוזליים וגזים. מצב החומר. מיקום החלקיקים. אופי תנועת החלקיקים. אנרגיית אינטראקציה. כמה נכסים. מוצק. המרחקים דומים לגדלי החלקיקים. לגופים מוצקים באמת יש מבנה גבישי (סדר סדר ארוך טווח). תנודות סביב עמדת שיווי המשקל. האנרגיה הפוטנציאלית גדולה בהרבה מזו הקינטית. כוחות האינטראקציה גדולים. שומר על צורה ונפח. גְמִישׁוּת. כוח. קַשִׁיוּת. יש להם נקודת התכה והתגבשות מוגדרת. נוזל ממוקמים כמעט קרוב אחד לשני. נצפה בסדר טווח קצר. בעיקרון, הם מתנודדים סביב תנוחת שיווי המשקל, ומדי פעם קופצים למצב אחר. האנרגיה הקינטית קטנה רק במעט במודול האנרגיה הפוטנציאלית. הם שומרים על נפח, אבל לא שומרים על צורתם. מעט דחיסה. נוֹזֵל. גזי. המרחקים גדולים בהרבה מגדלי החלקיקים. המיקום כאוטי לחלוטין. תנועה כאוטית עם התנגשויות רבות. המהירויות גבוהות יחסית. האנרגיה הקינטית גדולה בהרבה מהאנרגיה הפוטנציאלית בערך המוחלט. הם לא שומרים על צורתם או נפחם. ניתן לדחיסה בקלות. מלאו את כל הנפח שסופק להם.
8 שקף
תיאור השקופית:
הגז מתרחב עד שהוא ממלא את כל הנפח שהוקצב לו. אם ניקח בחשבון גז ברמה המולקולרית, נראה מולקולות דוהרות באקראי ומתנגשות זו בזו ובדפנות הכלי, שלמרות זאת, למעשה, אין אינטראקציה זו עם זו. אם תגדיל או תקטין את נפח הכלי, המולקולות יחולקו מחדש באופן שווה בנפח החדש מבנה הגז
9 שקופית
תיאור השקופית:
מבנה גזים 1. מולקולות אינן מתקשרות ביניהן 2. מרחקים בין מולקולות גדולים עשרות מונים מגודל מולקולות 3. גזים נדחסים בקלות 4. מהירויות תנועה גבוהות של מולקולות 5. תופסים את כל נפח הכלי 6. השפעות של מולקולות יוצרות לחץ גז
10 שקופית
תיאור השקופית:
נוזל בטמפרטורה נתונה תופס נפח קבוע, אולם הוא גם לובש צורה של כלי מלא - אך רק מתחת לפני השטח שלו. ברמה המולקולרית, הדרך הקלה ביותר לחשוב על נוזל היא כמולקולות כדוריות שלמרות שהן נמצאות במגע הדוק זו עם זו, יש להן את החופש להתגלגל אחת סביב השנייה, כמו חרוזים עגולים בצנצנת. יוצקים נוזל לכלי - והמולקולות יתפשטו במהירות וימלאו את החלק התחתון של נפח הכלי, כתוצאה מכך הנוזל יקבל את צורתו, אך לא יתפשט בכל נפח הכלי. מבנה של נוזלים
11 שקופית
יולדשבה לוליטה
ביוגרפיה של רוברט בראון, ניסיון עם אבקה, גורמים לתנועה בראונית.
הורד:
תצוגה מקדימה:
כדי להשתמש בתצוגה המקדימה של מצגות, צור חשבון Google (חשבון) והיכנס: https://accounts.google.com
כתוביות של שקופיות:
מצגת בפיזיקה "תנועה בראון" מאת תלמיד כיתה ז' בבית ספר תיכון GBOU מס' 1465 ע"ש האדמירל נ.ג. קוזנצובה יולדאשבה לוליטה מורה לפיזיקה: L.Yu. קרוגלובה
תנועה בראונית
ביוגרפיה של רוברט בראון (1773-1858) בוטנאי בריטי (סקוטי) מסוף המאה ה-18 - המחצית הראשונה של המאה ה-19, מורפולוג וטקסונום צמחים, מגלה את "התנועה הבראון". נולד ב-21 בדצמבר 1773 במונטרוז שבסקוטלנד, למד באברדין, למד רפואה ובוטניקה באוניברסיטת אדינבורו בשנים 1789-1795. ב-1795 נכנס לגדוד הצפוני של המיליציה הסקוטית, עמו היה באירלנד. כאן הוא אסף צמחים מקומיים ופגש את הבוטנאי סר ג'וזף בנקס. לימודים שקדניים במדעי הטבע זיכו אותו בידידותו של בנקס, שעל פי המלצתו מונה לבוטנאי במשלחת שנשלחה ב-1801 על הספינה Investigator (Eng. Investigator) בפיקודו של קפטן פלינדרס כדי לחקור את חופי אוסטרליה. יחד עם האמן פרדיננד באואר, הוא ביקר בחלקים מאוסטרליה, ולאחר מכן בטסמניה ובאיי מיצר בס. יותר מכל התעניין בצומח ובחי של מדינות אלה. ב-1805 חזר בראון לאנגליה, והביא עמו כ-4,000 מינים של צמחים אוסטרליים, ציפורים ומינרלים רבים לאוסף בנקס; הוא השקיע כמה שנים בפיתוח החומר העשיר הזה, כזה שאיש מעולם לא הביא ממדינות רחוקות. תיאר צמחים שהובאו מאינדונזיה ומרכז אפריקה. למד פיזיולוגיה של הצמח, תיאר לראשונה בפירוט את הגרעין של תא צמחי. האקדמיה למדעים של פטרבורג הפכה אותו לחבר כבוד. אבל שמו של המדען ידוע כעת לא בגלל עבודות אלה. חבר באגודה המלכותית של לונדון (מאז 1810). מ-1810 עד 1820, רוברט בראון היה אחראי על ספריית ליניאן ועל האוספים העצומים של פטרונו בנקס, נשיא החברה המלכותית של לונדון. בשנת 1820 הוא הפך לספרן ואוצר המחלקה הבוטנית של המוזיאון הבריטי, לשם הועברו, לאחר מותו של בנקס, האוספים של האחרון.
הניסיון של רוברט בראון בראון, בשקט של משרדו בלונדון ב-1827, חקר את דגימות הצמחים שהתקבלו דרך מיקרוסקופ. התפנית הגיעה לאבקה, שהיא, למעשה, גרגירים עדינים. כשהפיל טיפת מים על זכוכית הכיסוי, הביא בראון כמות מסוימת של אבקה. בהסתכלות דרך המיקרוסקופ, בראון גילה שמשהו מוזר מתרחש במישור המוקד של המיקרוסקופ. חלקיקי אבקה נעו כל הזמן בצורה כאוטית, ולא אפשרו לחוקר לראות אותם. בראון החליט לספר לעמיתיו על תצפיותיו. למאמר שפורסם של בראון היה כותרת אופיינית לאותה תקופה נינוחה: "דוח קצר של תצפיות מיקרוסקופיות שבוצעו על חלקיקים ביוני ואוגוסט, 1827, הכלולים באבקת צמחים; ועל קיומן של מולקולות פעילות בגופים אורגניים ואי-אורגניים.
תנועה בראונית התצפית של בראון אושרה על ידי מדענים אחרים. החלקיקים הקטנים ביותר התנהגו כאילו הם חיים, וה"ריקוד" של החלקיקים הואץ עם עליית הטמפרטורה והקטנת גודל החלקיקים והאט בבירור כאשר המים הוחלפו במדיום צמיג יותר. התופעה המדהימה הזו מעולם לא פסקה: ניתן היה לצפות בה במשך זמן רב באופן שרירותי. בתחילה, בראון אפילו חשב שיצורים חיים באמת נכנסו לתחום המיקרוסקופ, במיוחד מכיוון שאבקה היא תאי הנבט הזכריים של הצמחים, אבל חלקיקים מצמחים מתים, אפילו מאלה שיובשו מאה שנים קודם לכן בצמחים, הובילו גם הם.
ואז תהה בראון אם אלו הן "המולקולות היסודיות של יצורים חיים", שעליהן דיבר חוקר הטבע הצרפתי המפורסם ז'ורז' בופון (1707-1788), מחבר הספר "תולדות הטבע" בן 36 הכרכים. הנחה זו נפלה כאשר בראון החל לחקור עצמים דוממים לכאורה; בהתחלה זה היה חלקיקי פחם קטנים מאוד, כמו גם פיח ואבק מהאוויר הלונדוני, ואז חומרים אורגניים טחונים דק: זכוכית, מינרלים רבים ושונים. "מולקולות פעילות" היו בכל מקום: "בכל מינרל", כתב בראון, "שהצלחתי לטחון לאבק עד כדי כך שניתן היה להשהות אותו במים למשך זמן מה, מצאתי, בכמות גדולה או קטנה יותר, מולקולות אלו. .
אני חייב לומר שלבראון לא היה אף אחד מהמיקרוסקופים העדכניים ביותר. במאמרו הוא מדגיש במיוחד שהיו לו עדשות דו קמורות רגילות, בהן השתמש במשך כמה שנים. ובהמשך כותב: "לאורך כל המחקר המשכתי להשתמש באותן עדשות איתן התחלתי לעבוד, על מנת לתת יותר שכנוע לאמירות שלי ולהנגיש אותן ככל האפשר לתצפיות רגילות".
כעת, כדי לחזור על התצפית של בראון, מספיק להחזיק במיקרוסקופ לא חזק במיוחד ולבחון באמצעותו את העשן בקופסה מושחרת, המוארת דרך חור צדדי באלומת אור עזה. בגז, התופעה מתבטאת בצורה הרבה יותר חיה מאשר בנוזל: כתמים קטנים של אפר או פיח (בהתאם למקור העשן) הם אור מפזר גלוי, אשר קופצים ללא הרף קדימה ואחורה. מבחינה איכותית, התמונה הייתה סבירה למדי ואפילו ויזואלית. זרד קטן או חרק צריכים לנוע בערך באותו אופן, הנדחפים (או מושכים) לכיוונים שונים על ידי נמלים רבות. החלקיקים הקטנים האלה היו למעשה בלקסיקון של מדענים, רק שאיש לא ראה אותם מעולם. הם קראו להם מולקולות; בתרגום מלטינית, משמעות המילה הזו היא "מסה קטנה".
מסלולי חלקיקים בראוניים
לחלקיקים בראוניים יש גודל בסדר גודל של 0.1-1 מיקרומטר, כלומר. מאלפית לאחד עשרת אלפי המילימטר, וזו הסיבה שבראון הצליח להבחין בתנועתם, שהוא בדק גרגירים ציטופלזמיים זעירים, ולא את האבקה עצמה (שלרוב מדווחים בטעות). העובדה היא שתאי האבקה גדולים מדי. כך, באבקת עשב אחו, הנישאת ברוח וגורמת למחלות אלרגיות בבני אדם (קדחת השחת), גודל התא הוא בדרך כלל בטווח של 20-50 מיקרון, כלומר. הם גדולים מכדי לצפות בתנועה בראונית. כמו כן, חשוב לציין כי תנועות בודדות של חלקיק בראוני מתרחשות לעיתים קרובות מאוד ובמרחקים קטנים מאוד, כך שאי אפשר לראות אותן, אך במיקרוסקופ נראות תנועות שהתרחשו במשך פרק זמן מסוים. נראה כי עצם קיומה של תנועה בראונית הוכיחה באופן חד משמעי את המבנה המולקולרי של החומר, אך אפילו בתחילת המאה ה-20. היו מדענים, כולל פיזיקאים וכימאים, שלא האמינו בקיומן של מולקולות. התיאוריה האטומית-מולקולרית זכתה להכרה רק לאט ובקושי.
תנועה ודיפוזיה בראונית. התנועה של חלקיקים בראוניים דומה מאוד לתנועה של מולקולות בודדות כתוצאה מהתנועה התרמית שלהן. תנועה זו נקראת דיפוזיה. עוד לפני עבודתם של סמולוצ'ובסקי ואיינשטיין, חוקי התנועה של מולקולות נקבעו במקרה הפשוט ביותר של המצב הגזי של החומר. התברר שהמולקולות בגזים נעות מהר מאוד - במהירות של כדור, אבל הן לא יכולות "לעוף" רחוק, מכיוון שלעתים קרובות הן מתנגשות במולקולות אחרות. לדוגמה, מולקולות חמצן וחנקן באוויר, הנעות במהירות ממוצעת של כ-500 מ' לשנייה, חוות יותר ממיליארד התנגשויות בכל שנייה. לכן, הנתיב של המולקולה, אם ניתן היה לעקוב אחריה, יהיה קו שבור מורכב. מסלול דומה מתואר על ידי חלקיקים בראוניים אם מיקומם קבוע במרווחי זמן מסוימים. גם דיפוזיה וגם תנועה בראונית הם תוצאה של תנועה תרמית כאוטית של מולקולות ולכן מתוארות על ידי קשרים מתמטיים דומים. ההבדל הוא שמולקולות בגזים נעות בקו ישר עד שהן מתנגשות במולקולות אחרות, ולאחר מכן הן משנות כיוון.
חלקיק בראוני, בניגוד למולקולה, אינו מבצע שום "טיסות חופשיות", אלא חווה "רעידות קטנות" ולא סדירות תכופות מאוד, וכתוצאה מכך הוא עובר באקראי לצד זה או אחר. חישובים הראו כי עבור חלקיק בגודל של 0.1 מיקרון, תנועה אחת מתרחשת בשלוש מיליארדיות השנייה על פני מרחק של 0.5 ננומטר בלבד (1 ננומטר = מ'). לפי הביטוי הקולע של מחבר אחד, זה מזכיר את התנועה של פחית בירה ריקה בכיכר שבה התאסף המון אנשים. הרבה יותר קל לצפות בדיפוזיה מאשר בתנועה בראונית, מכיוון שהיא אינה מצריכה מיקרוסקופ: תנועות נצפות לא של חלקיקים בודדים, אלא של המסות העצומות שלהם, יש צורך רק לוודא שההסעה אינה מונחת על דיפוזיה - ערבוב של חומר כמו תוצאה של זרימות מערבולת (קל להבחין בזרימות כאלה, על ידי הטלת טיפה של תמיסה צבעונית, כגון דיו, לתוך כוס מים חמים).
גורמים לתנועה בראונית. תנועה בראונית מתרחשת בשל העובדה שכל הנוזלים והגזים מורכבים מאטומים או מולקולות – החלקיקים הקטנים ביותר שנמצאים בתנועה תרמית כאוטית מתמדת, ולכן דוחפים ללא הרף את החלקיק הבראוניי מצדדים שונים. נמצא שחלקיקים גדולים יותר מ-5 מיקרומטר כמעט אינם משתתפים בתנועה בראונית (הם לא נעים או משקעים), חלקיקים קטנים יותר (פחות מ-3 מיקרומטר) נעים קדימה לאורך מסלולים מורכבים מאוד או מסתובבים. כאשר גוף גדול שקוע בתווך, ממוצע הזעזועים המתרחשים במספרים גדולים ויוצרים לחץ קבוע. אם גוף גדול מוקף במדיום מכל הצדדים, אז הלחץ כמעט מאוזן, רק כוח ההרמה של ארכימדס נשאר - גוף כזה צף בצורה חלקה למעלה או שוקע. אם הגוף קטן, כמו חלקיק בראוני, אז תנודות הלחץ הופכות בולטות, היוצרות כוח משתנה באופן אקראי, המוביל לתנודות של החלקיק. חלקיקים בראוניים בדרך כלל אינם שוקעים או צפים, אלא תלויים במדיום.