Броуновское движение. 
Молекулярная физика и термодинамика

В 1827 г. английский ботаник Р. Броун, исследуя под микроскопом помещенные в воду споры, наблюдал их хаотическое перемещение. Траектория их движения представляла собой зигзагообразную линию, например приведенную на рис. 3. Такое же движение отмечается при наблюдении в микроскоп частичек вещества, находящихся во взвешенном состоянии в жидкости и газе: капельки жира в воде, частички глины в воде, частицы дыма в воздухе и т. д. Направления движения частичек совершенно непредсказуемы и изменяются случайным образом; с повышением температуры интенсивность движения возрастает.

Объяснение беспорядочного движения взвешенных в среде частичек вещества (броуновских частиц) связано с хаотическим движением молекул окружающей частицы среды. В силу хаотичности движения самих молекул среды количество их, налетающих на броуновскую частицу с двух разных сторон, может оказаться различным (рис. 3).

Следовательно, броуновской частице молекулами будет сообщен некоторый импульс (mv) отличный от нуля, в результате чего частица изменяет направление своего движения.

Рис. 3.

На некотором отрезке пути движение частицы происходит равномерно и прямолинейно, так как удары налетающих на частицу молекул взаимно компенсируются в каждой точке этого отрезка пути.

В некоторой точке среды компенсации сообщаемых частице импульсов вновь не будет, так как молекулы среды движутся хаотично. Поэтому броуновская частица приобретает движение уже в другом направлении, пролетая снова некоторое расстояние.

Чем меньше размер броуновской частицы, тем меньше ее поверхность, тем чаще наблюдаются случаи, когда сообщаемые молекулами импульсы не компенсируются полностью, и частица движется беспорядочно. Броуновское движение является следствием хаотического движения молекул среды; оно является ярким и убедительным подтверждением положения молекулярнокинетической теории о хаотическом движении молекул.

Историческая справка. Броун Роберт (1773−1858) — английский ботаник. Открыл броуновское движение — беспорядочное движение мельчайших частиц, взвешенных в жидкости. Это движение обусловлено тепловым движением молекул жидкости. Броуновское движение тем интенсивнее, чем выше температура жидкости, меньше ее вязкость и размеры частиц.