Невпинний танець атомів: Броунівський рух та його значення для науки

Однією з ключових концепцій молекулярно-кінетичної теорії є ідея про невпинний хаотичний рух частинок, з яких складаються речовини. Відповідно до цієї теорії, атоми та молекули неперервно здійснюють безладний рух, інтенсивність якого залежить від їх внутрішньої енергії.

Цей рух частинок визначається їх внутрішньою енергією і є основою теплових явищ, які ми спостерігаємо у повсякденному житті — від танення льоду до кипіння води.

Одним з ключових моментів, що демонструє цей невпинний рух частинок, стало відкриття, зроблене ботаніком Робертом Броуном у 1827 році. Вивчаючи під мікроскопом частинки пилку кларкії у воді, Броун помітив, що вони здійснюють непередбачуваний, постійний рух. 

Спочатку могло здатися, що це явище є результатом живих процесів, але подальші дослідження показали, що схожий рух спостерігається і для неживих частинок.

Схематичне зображення Броунівського руху

У 1905 році Альберт Ейнштейн опублікував одну зі своїх статей, присвячену броунівському руху, яка глибоко вплинула на розуміння цього явища в науці. В цій роботі Ейнштейн ввів математичну модель, яка дозволяла описати його.

Ейнштейн використав статистичний підхід для пояснення броунівського руху, посилаючись на ймовірнісну природу взаємодій між атомами та молекулами, що викликають цей рух. Він розробив теорію, яка передбачала розподіл мікроскопічних частинок у рідині в часі, засновану на їх взаємодіях. 

Маріан Смолуховський також зробив значний внесок у розуміння броунівського руху, розробивши теорії, які пояснювали його на основі кінетичної теорії газів. 

Поняття "Броунівський рух", як нині називають це явище, допомогло науковцям зрозуміти, що тепловий рух частинок є універсальною властивістю матерії. Це явище лежить в основі термодинаміки та статистичної механіки, дозволяючи глибше зрозуміти процеси передачі тепла, агрегатні стани речовин та поведінку систем на атомному рівні.

Анімація: Lookang Author of computer model:https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=19140345