브라운 운동이란 무엇입니까?
브라운 운동은 액체 또는 가스에서 입자의 무작위 이동입니다. 이 움직임은 외부 힘이 적용되지 않더라도 발생합니다. 입자는 결코 완전히 머물지 않습니다. 대신, 액체 나 가스에서 서로 충돌하는 입자로 인해 움직임이 발생합니다. 당구 공이 각각 방향을 바꾸는 방식과 유사하게 분자도 마찬가지입니다. 입자 1 타격 입자 2는 두 입자가 운동량 (방향과 속도)을 이동시킵니다.
입자가 취하는 단계는 상관이 없습니다. 각 단계는 무작위이며 이전 단계와 독립적입니다. 브라운 운동은 종종 '랜덤 워크'를 사용하여 모델링됩니다. 시작 위치에서 입자의 거리는 가우스 분포이며, 가우스의 폭은 시간이 지남에 따라 증가합니다. 이것은 시간이 지남에 따라 입자가 시작 위치에서 더 멀어 질 가능성이 높다는 것을 의미합니다.
브라운 운동의 다른 이름으로는 Brownian Movement와 Pedesis ( '도약'의 그리스어)가 있습니다. 브라운 운동은 온도와의 관계로 인해 열 노이즈라고도합니다. 온도가 증가함에 따라 시스템에 더 많은 에너지가 있고 모션이 증가합니다.
입자의 운동을 증가시키는 요인
- 온도 증가 :온도가 높을수록 각 입자가 더 많은 에너지가 있습니다.
- 적은 점성 용액 :용액이 점성이 높을수록 입자가 그것을 통과하는 데 더 많은 에너지가 필요합니다. 물 (점성 덜)에 비해 당밀 (매우 점성)을 통과하려는 것에 대해 생각해보십시오. 물은 이동하기가 더 쉬울 것입니다. 개별 입자로 더 작은 규모에서도 마찬가지입니다.
- 작은 입자 :입자 속도는 입자의 크기와 반비례합니다. 따라서 작은 입자가 더 빠르게 움직이고 더 큰 입자보다 더 멀리 이동합니다.
콜로이드의 브라운 운동
콜로이드는 다른 물질의 용액에 큰 입자가 현탁 된 균질 혼합물이다. 우유와 안개는 콜로이드의 일반적인 예입니다. 더 큰 입자는 용액에 매달린 상태로 유지되며 중력으로 인해 예측 된대로 바닥에 정착하지 않습니다. 대신, 브라운 운동은 용액에 입자를 유지하는 것입니다.
더 큰 입자를 때리는 모든 작은 입자의 효과는 중력에 대항하기에 충분하며 큰 입자가 용액을 유지하게합니다.
브라운 운동의 예
브라운 운동은 관찰하기 어려울 수 있습니다. 액체 또는 가스의 모든 입자는 브라운 운동으로 인해 움직이고 있습니다.
확산은 부분적으로 브라운 운동으로 인해 발생합니다. 입자는 원래 위치에서 멀어지고 무작위로 배포합니다.
브라운 운동을 쉽게 추적 할 수있는 일반적인 실험은 솔루션에서 형광 염료를 보는 것입니다. 개별 입자는 용액을 통과 할 때 단일 분자에 의해 방출 된 광자 또는 빛을 감지하여 추적됩니다.
위의 짧은 영화는 솔루션을 통과하는 형광 구슬을 보여줍니다. 이 운동은 브라운 운동 때문입니다. 구슬은 각각 임의의 궤적을 가지고 있으며 모두 같은 방향으로 움직이지 않습니다.
누가 브라운 운동을 발견 했는가?
스코틀랜드 식물 학자 로버트 브라운 (Robert Brown)은 1827 년 브라운 운동을 조사한 최초의 것으로 알려져 있습니다. 그는 식물 씨앗을 조사하고 있었고 그들이 죽었을 때에도 운동에 당황했습니다. 이 관찰에서 그는 다른 현상이 발생했다고 추론했다.
브라운의 발견 후 아인슈타인은이 현상을 계속 조사했습니다. 그리고 1905 년에 그는 주제에 관한 첫 번째 논문을 발표했습니다. Jean Baptiste Perrin은 아인슈타인의 연구를 발전 시켰습니다. 그리고 그의 작품으로 Perrin은 1926 년에 Nobel Prize에서 노벨상을 수상했습니다.
1900 년대 초, Norbert Wiener는 브라운 운동에 대해 배우는 데 중요한 인물이었습니다. Wiener는 Brownian Motion 및 기타 확률 적 과정의 수학적 모델에 중점을 두었습니다.
다른 많은 과학자들은 또한 브라운 운동 연구에 중점을 두 었으며 오늘날 여전히 진행중인 연구 분야입니다.
기타 리소스 및 참조 :
브라운 운동의 복잡한 주제에 대해 더 깊이 다이빙하려면 아래 링크를 참조하십시오.
- 버지니아 대학교의 Michael Fowler의“Brownian Motion”.
- “브라운 운동 이해 :동적 광 산란에 의한 콜로이드 특성화”Hassan et. 알. ACS Langmuir에서
추가 읽기
다른 주제를 탐색하여 더 흥미로운 화학을 배우십시오!
- 물질 상태 양이온 및 음이온
- 고체, 액체 및 가스의 특성
