8.2.1. Природа броуновского движения

В 1827 году английский ботаник Броун обнаружил с помощью микроскопа движение мелких частиц - спор папоротника, взвешенных в воде. Более крупные частицы находились в колебательном движении. Колебания и перемещения частиц ускорялись с уменьшением размера частиц, повышением температуры и не были связаны с какими-либо внешними условиями. Оказалось, что причиной броуновского движения являются не внешние факторы, а внутренние, присущие самой системе. Объяснение броуновского движения было дано Гуи только через 60 лет после его открытия (1888 год), а строгая теория создана Эйнштейном (1905 год) и Смолуховским (1906 год) позднее. Правильность этой теории была доказана многочисленными экспериментами.

Природа броуновского движения состоит в том, что молекулы среды (жидкости или газа) сталкиваются с частицей дисперсной фазы,в результате чего она получает громадное число ударов с разных сторон. Если частица имеет большие размеры, то число этих ударов так велико, что вследствие статистического закона импульсы взаимно компенсируются, и результирующий импульс равен нулю. Такая частица будет неподвижной еще и потому, что она обладает большой инерционностью и мало чувствительна к ударам молекул с малой энергией. Если частица мала, то возрастает вероятность того, что число или интенсивность ударов молекул с одной стороны будут больше, чем с другой. Результирующая сила вызовет смещение частицы. Движение частицы указывает на тепловое движение молекул среды, так же, как качка корабля на море указывает на существование волн. В броуновском движении участвуют частицы с размером менее .