БРОУНДЫҚ ҚОЗҒАЛЫС

Диффузия – газдардың, сұйықтардың әне қатты денелердің тікелей жанасқанда өзара араласуымен құбылысты молекулалардың ретсіз қзғалысымен түсіндіруге болады. Алайда молекулалар қозғалысының ең айқын дәлелін қандай болса да бір қатты заттың суда қалықтап жүрген өте ұсақ бөлшектерін микроскоппен бақылау аркылы алуға болады. Бұл бөлшектер броундық қозғалыс деп аталатын ретсіз қозғалыс жасайды.

Броундық қозғалыс - бұл сұйықта (немесе газда) қалықтаған бөлшектердің жылулық қозғалысы.

Броундық қозғалысты бақылау. Бұл құбылысты алғаш рет 1827 жылы ағылшын ботанигі Р. Броун (1773-1858) суда калықтаған плаун спорасын микроскоппен қарап отырып байқаған. Кейінірек ол баска да уақ бөлшектерді, соның ішінде Египет пирамидалары тастарының бөлшектерін де қарастырды. Қазір броундық қозғалысты бақылау үшін әдетте, суда ерімейтін кәдімгі гуммигут бояуының бөлшектерін пайдаланады. Бұл бөлшектер бейберекет козғалыста болады. Ең ғажабы бұл козғалыс еш уақытта тоқталмайды. Кез келген козғалыстың ерте ме, кеш пе, әйтеуір бір токтайтынына біз үйренген едік. Броун алғашында плаун спораларының тіршілік белгісі бар деп ойлады.

Броундык козғалыс - жылулық козғалыс және ол ешқашан тоқтамақ емес. Температура жоғарылаған сайын, оның қозғалғыштығы артады. 1-суретте броундык бөлшектер қозғалысының сызбанұсқасы келтірілген. Бөлшектердің нүктелермен белгіленген орындары әрқайсысы 30 с уакыт аралығымен анықталған. Бұл нүктелер түзу сызықтармен қосылған. Шындығында бөлшектердің траекториясы әлдекайда күрделірек.

Броундық козғалысты газда және ауада қалыктаған тозаңның немесе түтіннің бөлшектерінен де байкауға болады.

Броундық қозғалысты неміс физигі Р. Поль (1884-1976) әдемі суреттеп жазды. Бақылаушыны қызықтыратын броундық козғалыс сияқты құбылыстар көп емес, мұнда бақылаушы табиғатта - көзімізден тыс жерде не болып жатқанын байкауға мүмкіндік алады. Онын, көз алдына жаңа әлем - қисапыз бөлшектердің тоқтаусыз сапырылысы - көрініс береді. Микроскоптың көру өрісінде тым ұсак бөлшектер өзінің қозғалу бағытын лезде-ақ өзгертіп, зымырап өтіп жатады. Ірірек бөлшектер баяуырақ қозғалады, бірақ олар да өздерінің қозғалу бағытын үнемі өзгертіп отырады. Үлкен бөлшектер іс жүзінде бір орнында қақтығысып тұрады. Бұл бөлшектердің өз осінен айналатынын шығыңқы тұсынан байқауға болады және кеңістікте өздерінің бағытын үнемі өзгертіп отыратынын көрсетеді. Еш жерде жүйеліліктің немесе реттіліктің ізі де жоқ. Бұл көрініс бақылаушыға көзсіз кездейсоқтықтың күш алуын елестетеді. Қандай керемет деген баяндаудың өзі көзбен көріп бакылағанды жеткізе алмайды.

Қазіргі кезде броундық козғалыс ұғымы әлдекайда кең мағынада пайдаланылады. Мысалы, сезімтал өлшеуіш приборлардың дірілі де броундық қозғалыс болып табылады. Ол прибор детальдарының және қоршаған ортаның атомдарының жылулық қозғалысының әсерінен болады.

Броундық қозғалысты түсіндіру. Броундык қозғалысты тек молекула-кинетикалық теорияға сүйеніп қана түсіндіруге болады. Бөлшектердің броундық козғалыс жасайтын себебі - сұйық молекулаларының бөлшектерге соғылуы бірін-бірі теңгермейді. 2-суретте бір броундық бөлшектің және оған жақын молекулалардың орындары сызба түрінде көрсетілген. Молекулалар бейберекет қозғалыс жасағанда олардың броундық бөлшекке, мысалы, оның оң жағы мен сол жағына, беретін импульстері бірдей емес. Сондықтан нөлден өзгеше болатын қысымның қорытқы күші броундық бөлшектердің қозғалысын өзгертеді: Орташа қысымның газда да, сұйықта да белгілі бір мәні бар. Алайда орташа қысымнан болмашы кездейсоқ ауытқулар әрдайым болып тұрады. Дененің ауданы неғұрлым аз болса, берілген ауданға әсер етуші қысым күшінің салыстырмалы өзгерісі соғұрлым елеулі болады. Егер қарастырылатын ауданның өлшемдері молекуланың бірнеше диаметріндей болса, онда молекула осы ауданға келіп соққанда ауданға әсер ететін күш нөлден қандай да бір ақырғы мәнге дейін секірмелі түрде өзгереді.

Броундық қозғалыстың молекула-кинетикалық теориясын 1905 жылы А.Эйнштейн (1879-1955) жасаған болатын.

Франция физигі Ж. Перреннің броундық қозғалыс теориясын құруы және оны эксперименттік дәйектеуі молекула-кинетикалық теорияның түбегейлі жеңісі еді.

Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев. Физика. -Алматы, 1998. -256 бет.