የሙቀት እንቅስቃሴ

ማንኛውም ንጥረ ነገር ጥቃቅን ቅንጣቶችን - ሞለኪውሎችን ያካትታል. ሞለኪውል- ይህ ሁሉንም የኬሚካላዊ ባህሪያቱን የሚይዝ ከተሰጠው ንጥረ ነገር ትንሹ ቅንጣት ነው. ሞለኪውሎች በጠፈር ውስጥ ተለይተው ይገኛሉ ፣ ማለትም እርስ በእርስ በተወሰኑ ርቀቶች ላይ እና ቀጣይነት ባለው ሁኔታ ውስጥ ይገኛሉ። ሥር የሰደደ (የተዘበራረቀ) እንቅስቃሴ .

አካላት ብዙ ቁጥር ያላቸውን ሞለኪውሎች ያቀፈ በመሆኑ እና የሞለኪውሎች እንቅስቃሴ በዘፈቀደ ስለሆነ አንድ ወይም ሌላ ሞለኪውል ከሌሎች ምን ያህል ተጽዕኖ እንደሚያሳድር በትክክል መናገር አይቻልም። ስለዚህ, የሞለኪዩሉ አቀማመጥ እና በእያንዳንዱ ጊዜ ያለው ፍጥነት በዘፈቀደ ነው ይላሉ. ይሁን እንጂ ይህ ማለት የሞለኪውሎች እንቅስቃሴ አንዳንድ ሕጎችን አያከብርም ማለት አይደለም. በተለይም ምንም እንኳን በተወሰነ ጊዜ ውስጥ የሞለኪውሎች ፍጥነቶች የተለያዩ ቢሆኑም አብዛኛዎቹ ከተወሰነ እሴት ጋር የሚቀራረቡ የፍጥነት ዋጋዎች አሏቸው። ብዙውን ጊዜ, ስለ ሞለኪውሎች እንቅስቃሴ ፍጥነት ሲናገሩ, ማለታቸው ነው አማካይ ፍጥነት (v$cp).

ሁሉም ሞለኪውሎች የሚንቀሳቀሱበት የትኛውንም የተለየ አቅጣጫ መለየት አይቻልም. የሞለኪውሎች እንቅስቃሴ አይቆምም. ቀጣይ ነው ማለት እንችላለን። እንዲህ ያለ ቀጣይነት ያለው ትርምስ አተሞች እና ሞለኪውሎች እንቅስቃሴ ይባላል -. ይህ ስም የሚወሰነው የሞለኪውሎች እንቅስቃሴ ፍጥነት በሰውነት ሙቀት ላይ የተመሰረተ ነው በሚለው እውነታ ነው. የበለጠ አማካይ ፍጥነትየሰውነት ሞለኪውሎች እንቅስቃሴ, የሙቀት መጠኑ ከፍ ያለ ነው. በተቃራኒው የሰውነት ሙቀት ከፍ ባለ መጠን የሞለኪውላዊ እንቅስቃሴ አማካይ ፍጥነት ይጨምራል.

ቡኒያዊ እንቅስቃሴ

የፈሳሽ ሞለኪውሎች እንቅስቃሴ ቡኒያን እንቅስቃሴን በመመልከት ተገኝቷል - በውስጡ የተንጠለጠሉ በጣም ትናንሽ ቅንጣቶች እንቅስቃሴ። ጠንካራ. እያንዳንዱ ቅንጣት ያለማቋረጥ በዘፈቀደ አቅጣጫዎች ድንገተኛ እንቅስቃሴዎችን ያደርጋል፣ ይህም በተሰበረ መስመር መልክ ዱካዎችን ይገልፃል። ይህ የብናኞች ባህሪ ከፈሳሽ ሞለኪውሎች በአንድ ጊዜ ተጽእኖ እንደሚያጋጥማቸው በማሰብ ሊገለጽ ይችላል። የተለያዩ ጎኖች. የእነዚህ ተጽእኖዎች ብዛት ከተቃራኒ አቅጣጫዎች ያለው ልዩነት ወደ ቅንጣቱ እንቅስቃሴ ይመራል, ምክንያቱም መጠኑ ከራሳቸው ሞለኪውሎች ብዛት ጋር ስለሚመጣጠን ነው. የእነዚህ ቅንጣቶች እንቅስቃሴ ለመጀመሪያ ጊዜ የተገኘው በ 1827 በእንግሊዛዊው የእጽዋት ተመራማሪ ብራውን በአጉሊ መነጽር የውሃ ውስጥ የአበባ ብናኝ ቅንጣቶችን በመመልከት ነው ፣ ለዚህም ነው ተብሎ የሚጠራው - ቡኒያዊ እንቅስቃሴ.

ብራውን በአጉሊ መነጽር በውኃ ውስጥ የአበባ ብናኝ መታገድን ሲመለከት “ፈሳሹ ከመንቀሣቀስ ወይም በትነት ሳይሆን” የሚመነጩ ቅንጣቢዎች የተመሰቃቀለ እንቅስቃሴ ተመለከተ። የተንጠለጠሉ ቅንጣቶች 1 µm በመጠን ወይም ከዚያ በታች፣ በአጉሊ መነጽር ብቻ የሚታዩ፣ የተዘበራረቁ ገለልተኛ እንቅስቃሴዎችን አከናውነዋል፣ ውስብስብ የዚግዛግ አቅጣጫዎችን የሚገልጹ። የብራውንያን እንቅስቃሴ በጊዜ አይዳክም እና በእሱ ላይ የተመካ አይደለም የኬሚካል ባህሪያትአካባቢ, የአከባቢው የሙቀት መጠን እየጨመረ በሄደ መጠን ጥንካሬው ይጨምራል እና በ viscosity እና ቅንጣት መጠን ይቀንሳል. የብራውንያን እንቅስቃሴ መንስኤዎች ጥራት ያለው ማብራሪያ እንኳን የተቻለው ከ50 ዓመታት በኋላ ብቻ ነው፣ የብራውንያን እንቅስቃሴ መንስኤ በውስጡ በተንጠለጠለ ቅንጣት ወለል ላይ ካለው ፈሳሽ ሞለኪውሎች ተጽዕኖ ጋር መያያዝ ሲጀምር።

የመጀመሪያው የቁጥር ፅንሰ-ሀሳብ የብራውንያን እንቅስቃሴ በ 1905-06 በ A. Einstein እና M. Smoluchowski ተሰጥቷል. በሞለኪውላዊ ኪነቲክ ቲዎሪ ላይ የተመሰረተ. የብራውንያን ቅንጣቶች በዘፈቀደ የሚራመዱ በሙቀት እንቅስቃሴ ውስጥ ከመሳተፋቸው ጋር የተቆራኙ መሆናቸውን ከመካከለኛው ሞለኪውሎች ተንጠልጥለዋል። ቅንጣቶች በአማካይ አንድ አይነት የኪነቲክ ሃይል አላቸው፣ ነገር ግን በብዛታቸው ምክንያት ዝቅተኛ ፍጥነት አላቸው። የብራውንያን እንቅስቃሴ ጽንሰ-ሀሳብ የአንድን ቅንጣት የዘፈቀደ እንቅስቃሴዎች ከሞለኪውሎች እና ከግጭት ኃይሎች በዘፈቀደ ኃይሎች ተግባር ያብራራል። በዚህ ንድፈ ሐሳብ መሠረት የፈሳሽ ወይም የጋዝ ሞለኪውሎች በቋሚ የሙቀት እንቅስቃሴ ውስጥ ናቸው, እና የተለያዩ ሞለኪውሎች ግፊቶች በመጠን እና አቅጣጫ አንድ አይነት አይደሉም. በእንደዚህ አይነት መሃከለኛ ውስጥ የተቀመጠው የንጥል ገጽታ ትንሽ ከሆነ, ልክ እንደ ቡኒ ብናኝ, በዙሪያው ካሉት ሞለኪውሎች ቅንጣት ያጋጠመው ተጽእኖ በትክክል አይካካስም. ስለዚህ በሞለኪውሎች “ቦምባርድ” ምክንያት የቡኒው ቅንጣት ወደ የዘፈቀደ እንቅስቃሴ ይመጣል ፣ የፍጥነቱን መጠን እና አቅጣጫ በሴኮንድ በግምት 10 14 ጊዜ ይለውጣል። ከዚህ ፅንሰ-ሀሳብ በመነሳት የአንድን ቅንጣት በተወሰነ ጊዜ ውስጥ መፈናቀልን በመለካት እና ራዲየሱን እና የፈሳሹን መጠን በማወቅ የአቮጋድሮን ቁጥር ማስላት ይችላል።

የብራውንያን እንቅስቃሴን በሚመለከቱበት ጊዜ የንጥሉ አቀማመጥ በመደበኛ ክፍተቶች ይመዘገባል። የአጭር ጊዜ ክፍተቶች, የንጥሉ አቅጣጫ የበለጠ የተበላሸ ይሆናል.

የብራውንያን እንቅስቃሴ ህጎች የሞለኪውላር ኪነቲክ ቲዎሪ መሰረታዊ መርሆችን እንደ ግልፅ ማረጋገጫ ሆነው ያገለግላሉ። በመጨረሻም የቁስ አካልን የሚንቀሳቀሰው የሙቀት ቅርጽ በአተሞች ወይም ሞለኪውሎች ምስቅልቅል እንቅስቃሴ ምክንያት ማክሮስኮፒክ አካላትን ያቀፈ እንደሆነ ተረጋግጧል።

የብራውንያን እንቅስቃሴ ጽንሰ-ሀሳብ በስታቲስቲክስ ሜካኒክስ ማረጋገጫ ውስጥ ትልቅ ሚና ተጫውቷል የኪነቲክ ቲዎሪየደም መርጋት የውሃ መፍትሄዎች. በተጨማሪም እሷም አላት ተግባራዊ ጠቀሜታበሜትሮሎጂ፣ የብራውንያን እንቅስቃሴ ትክክለኛነትን የሚገድብ ዋና ምክንያት ተደርጎ ስለሚወሰድ የመለኪያ መሳሪያዎች. ለምሳሌ የመስታወት ጋላቫኖሜትር የንባብ ትክክለኛነት ገደብ የሚወሰነው በአየር ሞለኪውሎች እንደተደበደበ ቡኒያዊ ቅንጣት በመስታወቱ ንዝረት ነው። የብራውንያን እንቅስቃሴ ህጎች የኤሌክትሮኖች የዘፈቀደ እንቅስቃሴን ይወስናሉ፣ ወደ ውስጥ ድምጽ ይፈጥራል የኤሌክትሪክ ወረዳዎች. በዲኤሌክትሪክ ውስጥ ያሉ የዲኤሌክትሪክ ኪሳራዎች ዲኤሌክትሪክን በሚፈጥሩት የዲኤሌክትሪክ ሞለኪውሎች በዘፈቀደ እንቅስቃሴዎች ተብራርተዋል። በኤሌክትሮላይት መፍትሄዎች ውስጥ የ ionዎች የዘፈቀደ እንቅስቃሴዎች የእነሱን ይጨምራሉ የኤሌክትሪክ መከላከያ.

ቡኒያዊ እንቅስቃሴ

የ10ኛ ክፍል ተማሪዎች "B"

Onishchuk Ekaterina

የብራውንያን እንቅስቃሴ ጽንሰ-ሀሳብ

በሳይንስ ውስጥ የብራውንያን እንቅስቃሴ እና አተገባበር ምሳሌዎች

የቡኒ እንቅስቃሴ ጽንሰ-ሀሳብ ከ Chaos ቲዎሪ እይታ

የቢላርድ ኳስ እንቅስቃሴ

የመወሰኛ ክፍልፋዮች እና ትርምስ ውህደት

የብራውንያን እንቅስቃሴ ጽንሰ-ሀሳብ

ብራውንያን እንቅስቃሴ፣ ይበልጥ ትክክለኛ የሆነ የቡኒ እንቅስቃሴ፣ የቁስ ቅንጣቶች የሙቀት እንቅስቃሴ (በርካታ መጠኖች) µmእና ያነሰ) በፈሳሽ ወይም በጋዝ ውስጥ የተንጠለጠሉ ቅንጣቶች. የብራውንያን እንቅስቃሴ መንስኤ ቡኒያዊ ቅንጣት በዙሪያው ካለው ፈሳሽ ወይም ጋዝ ሞለኪውሎች የሚቀበለው ተከታታይ ያልተከፈሉ ግፊቶች ነው። በ 1827 በአር. ብራውን ተገኝቷል (1773 - 1858) የተንጠለጠሉ ቅንጣቶች, በአጉሊ መነጽር ብቻ የሚታዩ, እርስ በእርሳቸው ራሳቸውን ችለው ይንቀሳቀሳሉ እና ውስብስብ የዚግዛግ አቅጣጫዎችን ይገልጻሉ. የብራውንያን እንቅስቃሴ በጊዜ ሂደት አይዳከምም እና በመካከለኛው ኬሚካላዊ ባህሪያት ላይ የተመካ አይደለም. የመሃከለኛው የሙቀት መጠን እየጨመረ በሄደ መጠን የብራውንያን እንቅስቃሴ መጠን ይጨምራል እናም የክብደቱ መጠን እና የንጥል መጠኑ ይቀንሳል።

በ1905-1906 በሞለኪውላር ኪነቲክ ቲዎሪ መሰረት ስለ ቡኒያን እንቅስቃሴ ወጥ የሆነ ማብራሪያ በA. Einstein እና M. Smoluchowski ተሰጥቷል። በዚህ ንድፈ ሐሳብ መሠረት የፈሳሽ ወይም የጋዝ ሞለኪውሎች በቋሚ የሙቀት እንቅስቃሴ ውስጥ ናቸው, እና የተለያዩ ሞለኪውሎች ግፊቶች በመጠን እና አቅጣጫ እኩል አይደሉም. በእንደዚህ አይነት መሃከለኛ ውስጥ የተቀመጠው የንጥል ገጽታ ትንሽ ከሆነ, ልክ እንደ ቡኒ ብናኝ, በዙሪያው ካሉት ሞለኪውሎች ቅንጣት ያጋጠመው ተጽእኖ በትክክል አይካካስም. ስለዚህ በሞለኪውሎች “ቦምባርድ” ምክንያት የቡኒው ቅንጣት ወደ የዘፈቀደ እንቅስቃሴ ይመጣል ፣ የፍጥነቱን መጠን እና አቅጣጫ በሴኮንድ በግምት 10 14 ጊዜ ይለውጣል። የብራውንያን እንቅስቃሴን ሲመለከቱ ይስተካከላል (ምስል ይመልከቱ. . 1) የንጥሉ አቀማመጥ በመደበኛ ክፍተቶች. እርግጥ ነው፣ በአስተያየቶች መካከል ቅንጣቱ ወደ ቀጥታ መስመር አይንቀሳቀስም ፣ ግን ተከታታይ ቦታዎችን ከቀጥታ መስመሮች ጋር ማገናኘት የእንቅስቃሴውን የተለመደ ምስል ይሰጣል ።

የድድ ድድ ቅንጣት በውሃ ውስጥ ያለው ብራውንያን እንቅስቃሴ (ምስል 1)

የብራውንያን እንቅስቃሴ ቅጦች

የብራውንያን እንቅስቃሴ ህጎች የሞለኪውላር ኪነቲክ ቲዎሪ መሰረታዊ መርሆችን እንደ ግልፅ ማረጋገጫ ሆነው ያገለግላሉ። የብራውንያን እንቅስቃሴ አጠቃላይ ምስል በአንስታይን ህግ የተገለፀው የአንድ ቅንጣት አማካይ ካሬ መፈናቀል ነው።

በማንኛውም x አቅጣጫ. በሁለት መለኪያዎች መካከል ባለው ጊዜ ውስጥ በቂ ከሆነ ትልቅ ቁጥርከሞለኪውሎች ጋር የንጥሎች ግጭት, ከዚያም ከዚህ ጊዜ ጋር ተመጣጣኝ t: = 2D

እዚህ ዲ- የስርጭት መጠን (Diffusion Coefficient)፣ እሱም በውስጡ የሚንቀሳቀሰውን ቅንጣትን በመቋቋም የሚለካው በቪስኮስ መካከለኛ ነው። ለ ራዲየስ ሉላዊ ቅንጣቶች ፣ እና እሱ ከሚከተሉት ጋር እኩል ነው።

መ = ኪቲ/6ፋ፣ (2)

k የት ቦልትማን ቋሚ ነው ቲ -ፍጹም ሙቀት, h - የመካከለኛው ተለዋዋጭ viscosity. የብራውንያን እንቅስቃሴ ጽንሰ-ሀሳብ የአንድን ቅንጣት የዘፈቀደ እንቅስቃሴዎች ከሞለኪውሎች እና ከግጭት ኃይሎች በዘፈቀደ ኃይሎች ተግባር ያብራራል። የኃይሉ የዘፈቀደ ተፈጥሮ በጊዜ ክፍተት t 1 ድርጊቱ ሙሉ በሙሉ ከድርጊቱ ነፃ ነው ማለት ነው t 2 እነዚህ ክፍተቶች ካልተደራረቡ. በበቂ ሁኔታ ረጅም ጊዜ ያለው አማካይ ኃይል ዜሮ ነው፣ እና የብራውንያን ቅንጣት ዲሲ አማካኝ መፈናቀል እንዲሁ ዜሮ ይሆናል። የብራውንያን እንቅስቃሴ ጽንሰ-ሀሳብ መደምደሚያዎች ከሙከራዎች ጋር በጥሩ ሁኔታ ይስማማሉ (1) እና (2) በጄ.ፔሪን እና ቲ. ስቬድበርግ (1906) ልኬቶች ተረጋግጠዋል። በእነዚህ ግንኙነቶች ላይ በመመስረት, እኛ በሙከራ ወስነናል ቦልትማን ቋሚእና የአቮጋድሮ ቁጥር በሌሎች ዘዴዎች ከተገኙት እሴቶቻቸው ጋር ይስማማሉ። በስታቲስቲክስ ሜካኒክስ መሠረት ላይ የብራውንያን እንቅስቃሴ ጽንሰ-ሀሳብ ትልቅ ሚና ተጫውቷል። በተጨማሪም, ተግባራዊ ጠቀሜታም አለው. በመጀመሪያ ደረጃ የብራውንያን እንቅስቃሴ የመለኪያ መሳሪያዎችን ትክክለኛነት ይገድባል. ለምሳሌ የመስታወት ጋላቫኖሜትር የንባብ ትክክለኛነት ገደብ የሚወሰነው በአየር ሞለኪውሎች እንደተደበደበ ቡኒያዊ ቅንጣት በመስታወቱ ንዝረት ነው። የብራውንያን እንቅስቃሴ ህጎች የኤሌክትሮኖች የዘፈቀደ እንቅስቃሴን ይወስናሉ ፣ በኤሌክትሪክ ዑደት ውስጥ ድምጽ ይፈጥራል። በዲኤሌክትሪክ ውስጥ ያሉ የዲኤሌክትሪክ ኪሳራዎች ዲኤሌክትሪክን በሚፈጥሩት የዲኤሌክትሪክ ሞለኪውሎች በዘፈቀደ እንቅስቃሴዎች ተብራርተዋል። በኤሌክትሮላይት መፍትሄዎች ውስጥ ያሉ የ ionዎች የዘፈቀደ እንቅስቃሴዎች የኤሌክትሪክ መከላከያቸውን ይጨምራሉ.

የቡኒ እንቅስቃሴ ጽንሰ-ሀሳብ ከ Chaos ቲዎሪ እይታ

ብራውንያን እንቅስቃሴ ለምሳሌ በውሃ ውስጥ የተንጠለጠሉ የአቧራ ቅንጣቶች የዘፈቀደ እና የተመሰቃቀለ እንቅስቃሴ ነው። ይህ ዓይነቱ እንቅስቃሴ ምናልባት በጣም ተግባራዊ ጥቅም ያለው የ fractal ጂኦሜትሪ ገጽታ ነው. የዘፈቀደ ብራውንያን እንቅስቃሴ ከፍተኛ መጠን ያለው ውሂብ እና ስታቲስቲክስን የሚያካትቱ ነገሮችን ለመተንበይ የሚያገለግል የፍሪኩዌንሲ ንድፍ ያወጣል። ጥሩ ምሳሌ ማንዴልብሮት የብራውንያን እንቅስቃሴን በመጠቀም የተነበየው የሱፍ ዋጋ ነው።

የብራውንያን ቁጥሮች በመንደፍ የተፈጠሩ የድግግሞሽ ሥዕላዊ መግለጫዎች ወደ ሙዚቃም ሊቀየሩ ይችላሉ። በእርግጥ ይህ አይነቱ ፍራክታል ሙዚቃ ጨርሶ ሙዚቃዊ አይደለም እናም አድማጩን ሊያሰለስል ይችላል።

በዘፈቀደ የብራውንያን ቁጥሮች በግራፍ ላይ በማቀድ፣ እዚህ እንደ ምሳሌ እንደሚታየው Dust Fractal ማግኘት ይችላሉ። ፍራክታሎች ከፍራክታሎች ለማምረት ብራውንያን እንቅስቃሴን ከመጠቀም በተጨማሪ የመሬት ገጽታዎችን ለመፍጠርም ሊያገለግል ይችላል። እንደ ስታር ትሬክ ያሉ ብዙ የሳይንስ ልብወለድ ፊልሞች እንደ ኮረብታ እና ከፍተኛ ተራራማ ቦታዎች ላይ ያሉ መልከዓ ምድርን የመሳሰሉ ባዕድ መልክአ ምድሮችን ለመፍጠር የብራውንያን እንቅስቃሴ ዘዴ ተጠቅመዋል።

እነዚህ ዘዴዎች በጣም ውጤታማ ናቸው እና በማንዴልብሮት The Fractal Geometry of Nature መጽሐፍ ውስጥ ይገኛሉ። ማንዴልብሮት ብራውንያን መስመሮችን ተጠቅሞ ፍራክታል የባህር ዳርቻ መስመሮችን እና የደሴቶችን ካርታዎች (በእርግጥ በዘፈቀደ የተሳሉ ነጥቦችን) ከወፍ አይን እይታ።

ቢሊርድ ኳስ እንቅስቃሴ

የመዋኛ ገንዳውን ያነሳ ማንኛውም ሰው ትክክለኛነት የጨዋታው ቁልፍ መሆኑን ያውቃል። በመጀመርያው የተፅዕኖ ማዕዘን ላይ ያለው ትንሽ ስህተት ከጥቂት ተጽእኖዎች በኋላ በፍጥነት ወደ ኳሱ ቦታ ትልቅ ስህተት ሊመራ ይችላል። ይህ ትርምስ ተብሎ ለሚጠራው የመጀመሪያ ሁኔታዎች ስሜታዊነት የኳሱን አቅጣጫ ለመተንበይ ወይም ለመቆጣጠር ከስድስት ወይም ከሰባት በላይ ግጭቶች በኋላ ሊታለፍ የማይችል እንቅፋት ይፈጥራል። እና ችግሩ በጠረጴዛው ላይ አቧራ ወይም ያልተረጋጋ እጅ ነው ብለው አያስቡ. በእርግጥ፣ ኮምፒውተርህን ተጠቅመህ የገንዳ ጠረጴዛ ያለ ምንም ግጭት፣ ኢሰብአዊ ቁጥጥር ከሌለው የኳሱን አቀማመጥ ትክክለኛነት ለመተንበይ የምትችል ከሆነ አሁንም የኳሱን አቅጣጫ ለመተንበይ አትችልም!

ምን ያህል ጊዜ፧ ይህ በከፊል በኮምፒተርዎ ትክክለኛነት ላይ የተመሰረተ ነው, ነገር ግን በሠንጠረዡ ቅርፅ ላይ የበለጠ. ፍጹም ክብ ጠረጴዛ ለማግኘት እስከ 500 የሚደርሱ የግጭት ቦታዎች በ0.1 በመቶ ገደማ ስህተት ሊሰሉ ይችላሉ። ነገር ግን የሠንጠረዡን ቅርጽ ከቀየሩት ቢያንስ ትንሽ መደበኛ ያልሆነ (ኦቫል) ይሆናል, እና የመንገዱን ያልተጠበቀ ሁኔታ ከ 10 ግጭቶች በኋላ ከ 90 ዲግሪ ሊበልጥ ይችላል! የቢሊርድ ኳስ አጠቃላይ ባህሪን ከንፁህ ጠረጴዛ ላይ የሚወጣን ምስል ለማግኘት ብቸኛው መንገድ ከእያንዳንዱ ሾት ጋር የሚመጣጠን የቢሎርድ ወይም የአርክ ርዝመት አንግል ማሳየት ነው። የዚህ ዓይነቱ ደረጃ-የቦታ ስዕል ሁለት ተከታታይ ማጉላት እዚህ አሉ።

እያንዳንዱ ሉፕ ወይም የተበታተነ ክልል ከአንድ የመጀመሪያ ሁኔታዎች ስብስብ የሚመነጨውን የኳሱን ባህሪ ይወክላል። የአንድ የተወሰነ ሙከራ ውጤቶችን የሚያሳየው የምስሉ ቦታ ለተወሰኑ የመጀመሪያ ሁኔታዎች መስህብ ቦታ ተብሎ ይጠራል። እንደሚታየው, ለእነዚህ ሙከራዎች ጥቅም ላይ የሚውለው የጠረጴዛ ቅርጽ የማራኪ ክልሎች ዋና አካል ነው, እነሱም በቅደም ተከተል በሚቀንስ መጠን ይደጋገማሉ. በንድፈ ሀሳብ, እንደዚህ አይነት ራስን መመሳሰል ለዘለአለም መቀጠል አለበት እና ስዕሉን የበለጠ እናሰፋለን, ሁሉንም ተመሳሳይ ቅርጾች እናገኛለን. ይህ ዛሬ በጣም ተወዳጅ ቃል ይባላል, fractal.

የመወሰኛ ፍርስራሾች እና ትርምስ ውህደት

ከላይ ከተብራራው የመነሻ ቅርጾችን ምሳሌዎች, ማንኛውንም ዓይነት ውዝግብ ባህሪይ እንደማያሳዩ እና በእውነቱ በጣም የሚተነበዩ መሆናቸውን ማየት ይችላሉ. እንደምታውቁት፣ የግርግር ቲዎሪ በተፈጥሮ ውስጥ ያሉ የብዙ ስርአቶችን ባህሪ ለመተንበይ፣ ለምሳሌ የአእዋፍ ፍልሰት ችግርን ለመተንበይ ፍራክታልን ይጠቀማል።

አሁን ይህ እንዴት እንደሚከሰት እንይ. እዚህ ያልተብራራውን የፒታጎሪያን ዛፍ (በነገራችን ላይ በፓይታጎራስ ያልተፈለሰፈ እና ከፓይታጎሪያን ቲዎረም ጋር ምንም ግንኙነት የሌለው) እና ብራውንያን እንቅስቃሴን (የተመሰቃቀለ ነው) የተባለውን ፍራክታል በመጠቀም ፣ እስቲ አንድ አስመስሎ ለመስራት እንሞክር እውነተኛ ዛፍ። በዛፍ ላይ ቅጠሎችን እና ቅርንጫፎችን ማዘዝ በጣም የተወሳሰበ እና በዘፈቀደ ነው እና ምናልባት አጭር ባለ 12 መስመር ፕሮግራም ሊመስለው የሚችል ቀላል ነገር አይደለም ።

በመጀመሪያ የፓይታጎሪያን ዛፍ (በግራ) ማፍለቅ ያስፈልግዎታል. ግንዱ ወፍራም እንዲሆን ማድረግ ያስፈልጋል. በዚህ ደረጃ, የብራውንያን እንቅስቃሴ ጥቅም ላይ አይውልም. በምትኩ፣ እያንዳንዱ የመስመር ክፍል አሁን ግንዱ በሆነው ሬክታንግል እና በውጪ ባሉት ቅርንጫፎች መካከል ያለው የሲሜትሪ መስመር ሆኗል።

« ፊዚክስ - 10ኛ ክፍል

ከመሠረታዊ ትምህርት ቤት የፊዚክስ ኮርስ ስርጭትን ክስተት አስታውስ.
ይህ ክስተት እንዴት ሊገለጽ ይችላል?

ቀደም ሲል, ምን እንደሆነ ተምረዋል ስርጭትማለትም የአንድ ንጥረ ነገር ሞለኪውሎች ወደ ሌላ ንጥረ ነገር ኢንተርሞለኪውላዊ ክፍተት ውስጥ መግባታቸው ነው። ይህ ክስተት የሚወሰነው በሞለኪውሎች የዘፈቀደ እንቅስቃሴ ነው። ይህ ለምሳሌ የውሃ እና የአልኮሆል ቅልቅል መጠን ከተካተቱት ንጥረ ነገሮች መጠን ያነሰ መሆኑን ሊያብራራ ይችላል.

ነገር ግን በጣም ግልፅ የሆነው የሞለኪውሎች እንቅስቃሴ በውሃ ውስጥ የተንጠለጠሉ የማንኛውም ጠንካራ ንጥረ ነገሮች ጥቃቅን ቅንጣቶችን በአጉሊ መነጽር በመመልከት ሊገኝ ይችላል. እነዚህ ቅንጣቶች በዘፈቀደ የሚባሉትን እንቅስቃሴዎች ያከናውናሉ ቡኒኛ.

ቡኒያዊ እንቅስቃሴበፈሳሽ (ወይም በጋዝ) ውስጥ የተንጠለጠሉ የንጥረ ነገሮች የሙቀት እንቅስቃሴ ነው።

የብራውንያን እንቅስቃሴ ምልከታ።

እንግሊዛዊው የእጽዋት ተመራማሪ አር.ብራውን (1773-1858) ይህንን ክስተት ለመጀመሪያ ጊዜ በ1827 ተመልክቷል፣ በአጉሊ መነጽር በውሃ ውስጥ የተንጠለጠሉ የሙዝ ስፖሮችን መርምሯል።

በኋላ የድንጋይ ቅንጣቶችን ጨምሮ ሌሎች ትናንሽ ቅንጣቶችን ተመለከተ የግብፅ ፒራሚዶች. በአሁኑ ጊዜ የብራውንያን እንቅስቃሴን ለመመልከት በውሃ ውስጥ የማይሟሟ የድድ ቀለም ቅንጣቶችን ይጠቀማሉ። እነዚህ ቅንጣቶች በዘፈቀደ ይንቀሳቀሳሉ. ለእኛ በጣም የሚያስደንቀው እና ያልተለመደው ነገር ይህ እንቅስቃሴ መቼም አይቆምም. ማንኛውም ተንቀሳቃሽ አካል ይዋል ይደር ይቆማል የሚለውን እውነታ ለምደናል። ብራውን መጀመሪያ ላይ የሞስ ስፖሮች የህይወት ምልክቶችን እያሳዩ እንደሆነ አሰበ።

የብራውንያን እንቅስቃሴ የሙቀት እንቅስቃሴ ነው፣ እና ማቆም አይችልም። የሙቀት መጠኑ እየጨመረ ሲሄድ, ጥንካሬው ይጨምራል.

ምስል 8.3 የብራውንያን ቅንጣቶችን አቅጣጫዎች ያሳያል. በነጥቦች ምልክት የተደረገባቸው የንጥሎች አቀማመጦች በ 30 ሰከንድ በመደበኛ ክፍተቶች ይወሰናሉ. እነዚህ ነጥቦች ቀጥታ መስመሮች ተያይዘዋል. እንደ እውነቱ ከሆነ, የንጥሎች አቅጣጫ በጣም የተወሳሰበ ነው.

የብራውንያን እንቅስቃሴ ማብራሪያ።

ብራውንያን እንቅስቃሴ በሞለኪውላር ኪነቲክ ቲዎሪ ላይ ብቻ ነው ሊገለጽ የሚችለው።

“የብራውንያን እንቅስቃሴ ያህል ተመልካቹን ሊማርካቸው የሚችሉት ጥቂት ክስተቶች ናቸው። እዚህ ላይ ተመልካቹ በተፈጥሮ ውስጥ እየተከሰተ ያለውን ነገር ከበስተጀርባ እንዲመለከት ተፈቅዶለታል. በፊቱ ይከፈታል አዲስ ዓለም- እጅግ በጣም ብዙ የሆኑ ቅንጣቶች የማያቋርጥ ግርግር። ትንንሾቹ ቅንጣቶች በአጉሊ መነጽር እይታ መስክ ውስጥ በፍጥነት ይበርራሉ, ወዲያውኑ ማለት ይቻላል የእንቅስቃሴውን አቅጣጫ ይለውጣሉ. ትላልቅ ቅንጣቶች በዝግታ ይንቀሳቀሳሉ, ነገር ግን የእንቅስቃሴውን አቅጣጫ በየጊዜው ይለውጣሉ. ትላልቅ ቅንጣቶች በቦታው ተጨፍጭፈዋል. የእነሱ ውጣ ውረድ በግልጽ የቦታውን አቅጣጫ የሚቀይሩትን የንጣፎችን ዘንግ ዙሪያ በግልጽ ያሳያል. የትም የሥርዓት ወይም የሥርዓት አሻራ የለም። የዓይነ ስውር ዕድል የበላይነት - ይህ ሥዕል በተመልካቹ ላይ የሚፈጥረው ጠንካራ እና አስደናቂ ስሜት ነው። አር. ጳውሎስ (1884-1976).

የአንድ ቅንጣት የብራውንያን እንቅስቃሴ ምክንያት የፈሳሽ ሞለኪውሎች ቅንጣት ላይ የሚያሳድሩት ተጽእኖ እርስ በርስ አለመሰረዙ ነው።

ምስል 8.4 በስርዓተ-ፆታ የአንድ ቡኒ ቅንጣትን እና ወደ እሱ ቅርብ የሆኑትን ሞለኪውሎች ያሳያል።

ሞለኪውሎች በዘፈቀደ ሲንቀሳቀሱ ወደ ቡኒው ቅንጣት ለምሳሌ ወደ ግራ እና ቀኝ የሚያስተላልፉት ግፊቶች አንድ አይነት አይደሉም። ስለዚህ, ፈሳሽ ሞለኪውሎች በቡኒ ቅንጣት ላይ የሚፈጠረው የግፊት ኃይል ዜሮ አይደለም። ይህ ኃይል በቅንጦቹ እንቅስቃሴ ላይ ለውጥ ያመጣል.

የብራውንያን እንቅስቃሴ ሞለኪውላር ኪነቲክ ቲዎሪ የተፈጠረው በ1905 በአ.አ አንስታይን (1879-1955) ነው። የብራውንያን እንቅስቃሴ ጽንሰ-ሐሳብ መገንባት እና በፈረንሳዊው የፊዚክስ ሊቅ ጄ.ፔሪን የሙከራ ማረጋገጫው በመጨረሻ የሞለኪውላር ኪኔቲክ ቲዎሪ ድልን አጠናቀቀ። በ 1926 ጄ ፔሪን ተቀበለ የኖቤል ሽልማትየቁስ አካልን አወቃቀር ለማጥናት.

የፔሪን ሙከራዎች.

የፔሪን ሙከራዎች ሀሳብ እንደሚከተለው ነው. በከባቢ አየር ውስጥ የሚገኙት የጋዝ ሞለኪውሎች ክምችት ከፍታ ላይ እንደሚቀንስ ይታወቃል. ምንም የሙቀት እንቅስቃሴ ከሌለ ሁሉም ሞለኪውሎች ወደ ምድር ይወድቃሉ እና ከባቢ አየር ይጠፋል። ነገር ግን ወደ ምድር ምንም መስህብ ባይኖር ኖሮ በሙቀት እንቅስቃሴ ምክንያት ጋዝ ያልተገደበ መስፋፋት ስለሚችል ሞለኪውሎቹ ምድርን ለቀው ይወጡ ነበር። በነዚህ ተቃራኒ ምክንያቶች ድርጊት ምክንያት የተወሰነ የሞለኪውሎች በቁመት ስርጭት ይመሰረታል ፣ ማለትም ፣ የሞለኪውሎች ብዛት በከፍታ በፍጥነት ይቀንሳል። ከዚህም በላይ የሞለኪውሎች ብዛት በጨመረ መጠን ትኩረታቸው በከፍታ ይቀንሳል።

ብራውንያን ቅንጣቶች በሙቀት እንቅስቃሴ ውስጥ ይሳተፋሉ. የእነሱ መስተጋብር ቸልተኛ ስለሆነ በጋዝ ወይም በፈሳሽ ውስጥ የእነዚህ ንጥረ ነገሮች ስብስብ እንደ ሊቆጠር ይችላል ተስማሚ ጋዝበጣም ከባድ በሆኑ ሞለኪውሎች የተሰራ. ስለዚህ በመሬት ስበት መስክ ውስጥ በጋዝ ወይም በፈሳሽ ውስጥ ያለው የብራውንያን ቅንጣቶች መጠን ልክ እንደ ጋዝ ሞለኪውሎች ክምችት ተመሳሳይ ህግ መቀነስ አለበት። ይህ ህግ ይታወቃል.

ፐርሪን, ጥልቀት በሌለው የመስክ ጥልቀት (ጥልቁ ጥልቀት የሌለው ጥልቀት ያለው) ማይክሮስኮፕ በመጠቀም, በጣም ቀጭን በሆነ ፈሳሽ ውስጥ ብራውንያን ቅንጣቶችን ተመልክቷል. በተለያየ ከፍታ ላይ የሚገኙትን የንጥሎች ክምችት በማስላት, ይህ ትኩረት በጋዝ ሞለኪውሎች ክምችት ላይ ባለው ህግ መሰረት በከፍታ እንደሚቀንስ ተረድቷል. ልዩነቱ በትልቅ ቡኒ ብናኞች ምክንያት, መቀነስ በጣም በፍጥነት ይከሰታል.

እነዚህ ሁሉ እውነታዎች የብራውንያን እንቅስቃሴ ንድፈ ሃሳብ ትክክለኛነት እና የቡኒ ቅንጣቶች በሞለኪውሎች የሙቀት እንቅስቃሴ ውስጥ እንደሚሳተፉ ያመለክታሉ።

በተለያየ ከፍታ ላይ ያሉ የብራውንያን ቅንጣቶችን መቁጠር ፔሪን ሙሉ ለሙሉ አዲስ ዘዴ በመጠቀም የአቮጋድሮን ቋሚነት እንዲወስን አስችሎታል። የዚህ ቋሚ ዋጋ ቀደም ሲል ከሚታወቀው ጋር ተስማምቷል.

ቡኒያዊ እንቅስቃሴ - በፈሳሽ ወይም በጋዝ ቅንጣቶች የሙቀት እንቅስቃሴ ምክንያት በፈሳሽ ወይም በጋዝ ውስጥ የተንጠለጠሉ ጠንካራ ንጥረ ነገሮች በአጉሊ መነጽር የሚታዩ ቅንጣቶች የዘፈቀደ እንቅስቃሴ። ቡኒያዊ እንቅስቃሴ መቼም አይቆምም። የብራውንያን እንቅስቃሴ ከሙቀት እንቅስቃሴ ጋር የተያያዘ ነው፣ ነገር ግን እነዚህ ፅንሰ-ሀሳቦች ግራ ሊጋቡ አይገባም። ብራውንያን እንቅስቃሴ የሙቀት እንቅስቃሴ መኖር መዘዝ እና ማስረጃ ነው።

ብራውንያን እንቅስቃሴ ስለ አቶሞች እና ሞለኪውሎች የተመሰቃቀለ የሙቀት እንቅስቃሴ ስለ ሞለኪውላር ኪነቲክ ቲዎሪ ጽንሰ-ሀሳቦች በጣም ግልፅ የሙከራ ማረጋገጫ ነው። የ ምሌከታ ጊዜ መካከለኛ ያለውን ሞለኪውሎች ከ ቅንጣት ላይ እርምጃ ኃይሎች ብዙ ጊዜ አቅጣጫ ለመቀየር በቂ ትልቅ ከሆነ, ከዚያም (ሌሎች በሌለበት ውስጥ) በማንኛውም ዘንግ ላይ መፈናቀል ያለውን ትንበያ አማካይ ካሬ. የውጭ ኃይሎች) ከጊዜ ጋር ተመጣጣኝ ነው።
የአንስታይንን ህግ በሚወጣበት ጊዜ በየትኛውም አቅጣጫ ቅንጣት ማፈናቀል እኩል ሊሆን እንደሚችል እና የብራውንያን ቅንጣት ቅልጥፍና ከግጭት ሃይሎች ተጽእኖ ጋር ሲወዳደር ችላ ሊባል እንደሚችል ይገመታል (ይህ በበቂ ሁኔታ ለረጅም ጊዜ ተቀባይነት ያለው ነው)። የዲ ፎርሙላ ቀመር በስቶክስ ህግ የሃይድሮዳይናሚክ ራዲየስ ሉል በቪስኮስ ፈሳሽ ውስጥ ያለውን እንቅስቃሴ ለመቋቋም በመተግበር ላይ የተመሰረተ ነው። የ እና D ግንኙነቶች በጄ.ፔሪን እና ቲ. ስቬድበርግ መለኪያዎች በሙከራ ተረጋግጠዋል። ከነዚህ መለኪያዎች የቦልትማን ቋሚ ኬ እና የአቮጋድሮ ቋሚ ኤን ኤ በሙከራ ተወስነዋል። ከትርጉም ብራውንያን እንቅስቃሴ በተጨማሪ ተዘዋዋሪ ብራውንያን እንቅስቃሴም አለ - በመሃከለኛዎቹ ሞለኪውሎች ተጽዕኖ ስር ያለ የብራውንኛ ቅንጣት በዘፈቀደ መሽከርከር። ለተሽከረከረው ብራውንያን እንቅስቃሴ፣ የንጥሉ ሥር አማካኝ ካሬ ማዕዘን መፈናቀል ከምልከታ ጊዜ ጋር ተመጣጣኝ ነው። እነዚህ ግንኙነቶች በፔሪን ሙከራዎች ተረጋግጠዋል፣ ምንም እንኳን ይህ ተፅእኖ ከትርጉም ብራውንያን እንቅስቃሴ የበለጠ ለመመልከት በጣም ከባድ ነው።

የክስተቱ ይዘት

ብራውንያን እንቅስቃሴ የሚከሰተው ሁሉም ፈሳሾች እና ጋዞች አተሞች ወይም ሞለኪውሎች - በቋሚ ትርምስ የሙቀት እንቅስቃሴ ውስጥ ያሉ ጥቃቅን ቅንጣቶች ፣ እና ስለሆነም የብራውንያን ቅንጣትን ከተለያየ አቅጣጫ ያለማቋረጥ በመግፋት ነው። ከ 5 μm በላይ የሆኑ ትላልቅ ቅንጣቶች በቡኒያን እንቅስቃሴ ውስጥ እንደማይሳተፉ (ቋሚ ወይም ደለል ናቸው)፣ ትናንሽ ቅንጣቶች (ከ 3 μm በታች) በጣም ውስብስብ በሆኑ መንገዶች ወደ ፊት ይንቀሳቀሳሉ ወይም ይሽከረከራሉ። አንድ ትልቅ አካል በመገናኛ ውስጥ ሲጠመቅ ድንጋጤዎቹ ወደ ውስጥ ይከሰታሉ በጣም ብዙ ቁጥር, አማካይ ናቸው እና የማያቋርጥ ግፊት ይመሰርታሉ. አንድ ትልቅ አካል በአካባቢው በሁሉም ጎኖች የተከበበ ከሆነ, ግፊቱ በተጨባጭ ሚዛናዊ ነው, የአርኪሜድስ የማንሳት ኃይል ብቻ ይቀራል - እንዲህ ያለው አካል በተቀላጠፈ ወደ ላይ ይንሳፈፋል ወይም ይሰምጣል. ሰውነቱ ትንሽ ከሆነ፣ ልክ እንደ ቡኒያዊ ቅንጣት፣ የግፊት መወዛወዝ ጎልቶ ይታያል፣ ይህም በአጋጣሚ የሚለዋወጥ ሃይል ይፈጥራል፣ ይህም ወደ ቅንጣት መወዛወዝ ይመራል። ብራውንያን ቅንጣቶች በአብዛኛው አይሰምጡም ወይም አይንሳፈፉም, ነገር ግን በመሃል ላይ ተንጠልጥለዋል.

ብራውንያን እንቅስቃሴ ቲዎሪ

እ.ኤ.አ. በ 1905 ፣ አልበርት አንስታይን የቡኒያን እንቅስቃሴን በቁጥር ለመግለፅ የሞለኪውላር ኪነቲክ ንድፈ ሀሳብን ፈጠረ ፣በተለይም የሉላዊ ብራውንያን ቅንጣቶች ስርጭት ቀመር ፈጠረ።

የት ዲ- ስርጭት Coefficient; አር- ሁለንተናዊ የጋዝ ቋሚ; ቲ- ፍጹም ሙቀት; ኤን ኤ- አቮጋድሮ ቋሚ; ሀ- ቅንጣት ራዲየስ, ξ - ተለዋዋጭ viscosity.

የብራኒ እንቅስቃሴ እንደ ማርኮቪያን ያልሆነ
የዘፈቀደ ሂደት

ባለፈው ክፍለ ዘመን በደንብ የተገነባው የብራውንያን እንቅስቃሴ ንድፈ ሃሳብ ግምታዊ ነው። እና ምንም እንኳን በተግባር በጣም አስፈላጊ በሆኑ ጉዳዮች ላይ ያለው ጽንሰ-ሐሳብ አጥጋቢ ውጤቶችን ቢሰጥም ፣ በአንዳንድ ሁኔታዎች ማብራሪያ ሊፈልግ ይችላል። ስለዚህ, የሙከራ ስራዎች ተከናውነዋል የ XXI መጀመሪያበሎዛን ፖሊቴክኒክ ዩኒቨርሲቲ፣ በቴክሳስ ዩኒቨርሲቲ እና በሃይደልበርግ የሚገኘው የአውሮፓ ሞለኪውላር ባዮሎጂካል ላቦራቶሪ (በኤስ ጄኒ መሪነት) የብራውንያን ቅንጣት ባህሪ በንድፈ ሀሳብ በአንስታይን-ስሞሉቾቭስኪ ንድፈ-ሀሳብ ከተተነበየው ልዩነት አሳይቷል። በተለይም የንጥል መጠኖችን በመጨመር ጎልቶ የሚታይ ነበር. ጥናቶቹ በተጨማሪም የመካከለኛው አከባቢ ቅንጣቶች እንቅስቃሴ ትንተና ላይ የዳሰሱ ሲሆን የብራኒው ቅንጣት እንቅስቃሴ እና የመካከለኛው ክፍል ቅንጣቶች እርስ በእርሳቸው ላይ በሚፈጥሩት እንቅስቃሴ ላይ ጉልህ የሆነ የጋራ ተፅእኖ አሳይተዋል ፣ ማለትም ፣ መገኘት። የብራውንያን ቅንጣት “ትውስታ”፣ ወይም በሌላ አነጋገር፣ የእስታቲስቲካዊ ባህሪያቱ ጥገኝነት ወደፊት በቅድመ ታሪክ ውስጥ ያለፈው ባህሪዋ ላይ። ይህ እውነታበአንስታይን-ስሞልቾቭስኪ ቲዎሪ ውስጥ ግምት ውስጥ አልገባም.
በጥቅሉ ሲታይ የብራውንያን ቅንጣት በቪስኮስ መካከለኛ የማንቀሳቀስ ሂደት የማርኮቭ ያልሆኑ ሂደቶች ክፍል ነው ፣ እና ለበለጠ ትክክለኛ መግለጫ የተዋሃዱ ስቶካስቲክ እኩልታዎችን መጠቀም አስፈላጊ ነው።