الحركة البراونية
حركه براونيه
Brownian motion - Mouvement brownien
الحركة البراونية
![]() |
جسيمات الدخان تتقاذفها جزيئات الهواء |
كما تبدو تحت المجهر |
يطلق اسم الحركة البراونية Brownian motion على الحركة العشوائية الدائمة الناشئة عن رجم جسيمات دقيقة معلقة في سائل أو غاز من قبل جزيئات السائل أو الغاز.
يعود الفضل في دراسة هذه الحركة إلى عالم النبات الاسكتلندي روبرت براون عام 1827. فقد لاحظ أن حبيبات الطَّلع المعلقة في الماء تتحرك تحت المجهر جيئة وذهاباً في كل اتجاه، وأن هذه الحركة لاتعود إلى كائنات حية؛ إذ أنها لوحظت حتى في حبيبات طلع مضى عليها قرن من الزمان. ويمكن ملاحظة هذه الحركة كذلك على جسيمات دخان تنفخ في حجرة ضحلة تحتوي على الهواء وتنار جانبياً بمصباح قوي، ويبين الشكل المشهد الذي يراه الراصد في عينية المجهر في هذه الحالة. وبالطبع يمكن باستخدام مرشح يمتص الإشعاع الحراري الصادر عن المصباح، رفض فكرة أن الحركة العشوائية ناشئة عن تيارات حمل.
تقدم دلزولكس Delsaulx عام 1877 بفرضية مفادها أن الحركة البراونية تحدث نتيجة صدم جزيئات السائل أو الغاز للجسيمات المعلّقة فيهما. وقد تم التحقق من هذه الفرضية الهامة تجريبياً، وبذلك ترسخت النظرة الذرية لبنية المادة لأول مرة تجريبياً.
نشر أينشتاين بدءاً من عام 1905 عدة بحوث بيّن فيها أن الحركة البراونية تنشأ من قذف جزيئات السائل أو الغاز للجسيمات المعلقة فيهما. وتنبأ بنتائج يمكن التحقق منها تجريبياً، إذ توصل بالمعادلات الرياضية إلى تحديد طول المسار الحر الوسطي لجسيم لدى قيامه بالحركة العشوائية في السائل أو في الغاز، وبيّن أن هذا الطول x يتناسب مع الجذر التربيعي للزمن t الفاصل بين تصادمين أي أن:
حيث ترمز D إلى معامل انتشار الجسيمات diffusion coefficient؛ وهو معامل يصف معدّل انتقال الجسيمات من المناطق الكثيفة بالجسيمات إلى المناطق الأقل كثافة بكثير. ومن الممكن قياس هذا المعامل بطرق أخرى، وهو يعطى بالعلاقة:
حيث تمثل R ثابت الغازات العام، وT درجة الحرارة المطلقة بالكلفن، وN عدد أفوغادرو، وa نصف قطر الجسيمات المعلقة، و η معامل لزوجة السائل أو الغاز الذي تتحرك فيه الجسيمات المعلقة.
خضع قانون أينشتاين إلى تجارب مستفيضة عديدة، وخاصة من قبل الفيزيائي الفرنسي بيرين Perrin، والسويدي زفيدبيرغ Zvedberg. كما أجريت تجارب على جسيمات مرئية معلقة ذات نصف قطر معلوم، وقادت النتائج إلى تحديد قيمة لعدد أفوغادرو N اتفقت مع قيمته المعروفة من تجارب أخرى. وباستخدام قيمة N الناتجة وتطبيق الدراسة على انتشار الجزيئات كانتشار محلول السكر في الماء، أمكن تحديد نصف قطر جزيئة الماء a. وهكذا فقد شكلت التجارب بمجموعها أساساً متيناً للنظرية الحركية الجزيئية للمادة.
يُشار أخيراً إلى إمكانية رؤية مظاهر الحركة البراونية بدراسة حركة مرآة خفيفة معلقة بخيط دقيق موضوعة في حجرة مملوءة بالغاز. فإذا كان I عزم عطالة المرآة حول خيط التعليق، وإذا أزيحت عن وضع توازنها اهتزت بتواتر اهتزاز طبيعي ω0، وتكتب معادلة حركتها بالشكل:
حيث ترمز θ إلى الانزياح
الزاوي للمرآة عن وضع توازنها. وتمثل
السرعة الزاوية للمرآة.
إن وضع المرآة في الغاز سوف يعرض سطحيها إلى قوى غير متساوية نظراً لتأرجح كمية الحركة أو الاندفاع الذي ينتقل إليها عن طريق قذف جزيئات الغاز لها، وبالتالي سيجعل المرآة تهتز بعيداً عن الاهتزاز التوافقي. وبمرور الزمن يحصل تقاسم للطاقة الحركية والكامنة الدورانيتين للمرآة وتغدو طاقتها الحركية معطاة بالعلاقة:
وتصبح طاقتها الكامنة معطاة بالعلاقة:
حيث تمثل k ثابت بولتزمان وT درجة حرارة الغاز المطلقة.
تؤكد القياسات الدقيقة صحة العلاقتين (4) و (5)، وبالتالي صحة نقطة الانطلاق أي أن الحركة البراونية ليست إلا مظهراً من مظاهر قذف جزيئات السائل أو الغاز للجسيمات المعلقة فيهما.
أحمد حصري
الموضوعات ذات الصلة: |
عدد أفوغادرو ـ أينشتاين ـ الذرة ـ النظرية الحركية للغازات.
مراجع للاستزادة: |
- Mc-Graw Hill Encyclopedia of physics, Parker, 1983.
التصنيف : الكيمياء و الفيزياء
النوع : علوم
المجلد: المجلدالثامن
رقم الصفحة ضمن المجلد : 193
مشاركة :اترك تعليقك
آخر أخبار الهيئة :
- شهر الكتاب السوري
- توصيات مجلس الإدارة
- صدور المجلد السابع من موسوعة الآثار في سورية
- صدور المجلد الثامن عشر من الموسوعة الطبية
- فوز الأستاذ الدكتور محمود السيد بجائزة مجمع الملك سليمان العالمي للغة العربية
- إعلان..وافق مجلس إدارة هيئة الموسوعة العربية على وقف النشر الورقي لموسوعة العلوم والتقانات، ليصبح إلكترونياً فقط. وقد باشرت الموسوعة بنشر بحوث المجلد التاسع على الموقع مع بداية شهر تشرين الثاني / أكتوبر 2023.
- الدكتورة سندس محمد سعيد الحلبي مدير عام لهيئة الموسوعة العربية تكليفاً
- دار الفكر الموزع الحصري لمنشورات هيئة الموسوعة العربية
البحوث الأكثر قراءة
هل تعلم ؟؟
الكل : 40578105
اليوم : 107920
و بون نيا
و پون نيا (نحو 1807 ـ نحو 1866) و پون نيا U Pon Nya أو (U Ponnya) كاتب مسرحي وشاعر بورمي [ر. مينمار]. لا تقدم المراجع شيئاً عن سيرة حياته سوى أنه من سادة اللغة البورمية وأحد كبار مثقفي عصره القلق ما بين التمسك بالتراث الشعبي الوطني وبين المؤثرات الثقافية الأجنبية، في المرحلة الممتدة ما بين الحرب البورمية ـ البريطانية الأولى (1824ـ 1826) والثانية (1852) عند احتلال بريطانيا البلد بكاملها وتأثير ذلك في بنيتها الثقافية، كما حـدث في الهند المجاورة [ر. الهند (اللغة والأدب)]. ولـد في العاصمة ماندَلَي Mãndalay وتوفي فيها، وعاصر الكاتب والشاعـر المسرحي و كوين U Kyin (نحو 1813ـ نحو 1868) الذي أدخل تجديدات جذرية على التقاليد المسرحية السائدة؛ إذ صار ممكناً في أعماله تقديم سيرة سلالة ملكية كاملة في أمسية عرض في الهواء الطلق، تمتد من المغرب حتى الفجر، بدلاً من تقديمها على مدى خمسين أمسية متتابعة في حال عروض الرامازات Ramazat، أو أربعين أمسية في حال عروض إناونغ Inaung التراثية، أو سبع أمسيات في حال عروض مانينِك Maninek الأحدث. المزيد »المجلدات الصادرة عن الموسوعة العربية :
-
المجلد الأول
-
المجلد الثاني
-
المجلد الثالث
-
المجلد الرابع
-
المجلد الخامس
-
المجلد السادس
-
المجلد السابع
-
المجلدالثامن
-
المجلد التاسع
-
المجلد العاشر
-
المجلد الحادي عشر
-
المجلد الثاني عشر
-
المجلد الثالث عشر
-
المجلد الرابع عشر
-
المجلد الخامس عشر
-
المجلد السادس عشر
-
المجلد السابع عشر
-
المجلد الثامن عشر
-
المجلد التاسع عشر
-
المجلد العشرون
-
المجلد الواحد والعشرون
-
المجلد الثاني والعشرون