+
التعليقات

مقدمة في الحركة البراونية

مقدمة في الحركة البراونية

الحركة البراونية هي الحركة العشوائية للجزيئات في السائل بسبب اصطدامها بالذرات أو الجزيئات الأخرى. وكما هو معروف الحركة البراونية نغشان، والتي تأتي من الكلمة اليونانية ل "القفز". على الرغم من أن الجسيم قد يكون كبيرًا مقارنة بحجم الذرات والجزيئات في الوسط المحيط ، إلا أنه يمكن تحريكه بالتأثير مع العديد من الكتل الصغيرة سريعة الحركة. يمكن اعتبار الحركة البراونية صورة عيانية (مرئية) لجسيم متأثر بالعديد من الآثار العشوائية المجهرية.

تأخذ الحركة البراونية اسمها من عالم النبات الاسكتلندي روبرت براون ، الذي لاحظ أن حبوب حبوب اللقاح تتحرك بشكل عشوائي في الماء. ووصف الحركة في عام 1827 لكنه لم يستطع تفسيرها. بينما يأخذ pedesis اسمه من Brown ، لم يكن أول شخص يصفه. يصف الشاعر الروماني لوكريتيوس حركة جزيئات الغبار في حوالي عام 60 قبل الميلاد ، والتي استخدمها كدليل على الذرات.

ظلت ظاهرة النقل غير معروفة حتى عام 1905 عندما نشر ألبرت أينشتاين ورقة أوضحت أن حبوب اللقاح تنقلها جزيئات الماء في السائل. كما هو الحال مع لوكريتيوس ، كان تفسير أينشتاين بمثابة دليل غير مباشر على وجود الذرات والجزيئات. في مطلع القرن العشرين ، كان وجود مثل هذه الوحدات الصغيرة من المادة مجرد نظرية. في عام 1908 ، تحقق جان بيرين بشكل تجريبي من فرضية آينشتاين ، التي حازت بيرين على جائزة نوبل للفيزياء لعام 1926 "عن عمله في البنية غير المستمرة للمادة".

الوصف الرياضي للحركة البراونية هو حساب احتمالي بسيط نسبياً ، لا يهم فقط في الفيزياء والكيمياء ، ولكن أيضًا لوصف الظواهر الإحصائية الأخرى. كان أول من اقترح نموذجًا رياضيًا للحركة البراونية هو Thorvald N. Thiele في بحث عن طريقة المربعات الصغرى التي نُشرت في عام 1880. والنموذج الحديث هو عملية Wiener ، التي سميت باسم Norbert Wiener ، الذي وصف وظيفة عملية عشوائية في الوقت العشوائي. تعتبر الحركة البراونية عملية غوسية وعملية ماركوف مع مسار مستمر يحدث على مدار الوقت المستمر.

ما هي الحركة البراونية؟

نظرًا لأن حركة الذرات والجزيئات في السائل والغاز تكون عشوائية ، فمع مرور الوقت ، ستنتشر الجزيئات الأكبر حجمًا بالتساوي في جميع أنحاء الوسط. إذا كان هناك منطقتان متجاورتان من المادة والمنطقة A تحتوي على ضعف عدد الجسيمات الموجودة في المنطقة B ، يكون احتمال ترك الجسيم للمنطقة A للدخول إلى المنطقة B ضعفي احتمال أن يترك الجسيم المنطقة B للدخول إلى A. يمكن اعتبار الانتشار ، حركة الجسيمات من منطقة ذات تركيز أعلى إلى أقل ، مثالًا مجهريًا للحركة البراونية.

أي عامل يؤثر على حركة الجزيئات في السائل يؤثر على معدل الحركة البراونية. على سبيل المثال ، تزيد درجة الحرارة وزيادة عدد الجزيئات وحجم الجسيمات الصغير واللزوجة المنخفضة من معدل الحركة.

أمثلة الحركة البراونية

معظم الأمثلة على الحركة البراونية هي عمليات نقل تتأثر بتيارات أكبر ، ومع ذلك تظهر أيضًا حالات انحراف.

الامثله تشمل:

  • حركة حبوب اللقاح على الماء الثابت
  • حركة حركات الغبار في الغرفة (على الرغم من تأثرها إلى حد كبير بتيارات الهواء)
  • انتشار الملوثات في الهواء
  • انتشار الكالسيوم من خلال العظام
  • حركة "ثقوب" الشحنة الكهربائية في أشباه الموصلات

أهمية الحركة البراونية

كانت الأهمية الأولية لتعريف ووصف الحركة البراونية أنها تدعم النظرية الذرية الحديثة.

اليوم ، تستخدم النماذج الرياضية التي تصف الحركة البراونية في الرياضيات ، والاقتصاد ، والهندسة ، والفيزياء ، والبيولوجيا ، والكيمياء ، ومجموعة من التخصصات الأخرى.

الحركة البراونية مقابل الحركة

قد يكون من الصعب التمييز بين الحركة بسبب الحركة البراونية والحركة بسبب تأثيرات أخرى. في علم الأحياء ، على سبيل المثال ، يجب أن يكون المراقب قادرًا على معرفة ما إذا كانت العينة تتحرك لأنها متحركة (قادرة على الحركة من تلقاء نفسها ، ربما بسبب أهداب أو سوط) أو لأنها تخضع لحركة براونية. عادة ، يمكن التمييز بين العمليات لأن الحركة البراونية تبدو متشنجة أو عشوائية أو مثل الاهتزاز. غالبًا ما تظهر الحركة الحقيقية كمسار ، وإلا فإن الحركة ملتوية أو تدور في اتجاه معين. في علم الأحياء المجهرية ، يمكن تأكيد الحركية إذا كانت العينة الملقحة في وسط شبه صلب تهاجر بعيدًا عن خط الطعنة.

مصدر

"جان بابتيست بيرين - حقائق". NobelPrize.org ، نوبل ميديا ​​أب 2019 ، 6 يوليو 2019.


شاهد الفيديو: الحركة البراونية (كانون الثاني 2021).