Если частица имеет сравнительно большие размеры, то число одновременных ударов так велико, что в соответствии с законами статистики результирующий импульс оказывается равным нулю, и частица не будет двигаться под действием молекул среды. Кроме того, частицы с большой массой обладают значительной инерционностью и мало чувствительны к ударам молекул.
Если частица сравнительно мала, то число получаемых ею одновременных ударов со стороны молекул среды значительно меньше, поэтому вероятность, неравномерного распределения импульсов, получаемых с разных сторон, увеличивается. Это обусловлено как разным количеством ударов, так и различной энергией молекул среды, сталкивающихся с частицей. В результате частицы приобретают поступательное, вращательное и колебательное движение.
В основе статистической теории, разработанной Эйнштейном и Смолуховским в 1905-1906 гг., лежит следующий постулат.
Броуновское движение совершенно хаотично, т.е. в нем наблюдается полная равноправность всех направлений.
Количественной характеристикой броуновского движения принято считать средний сдвиг частицы за время t, т.е. отрезок, прямой, соединяющей начальную точку Движения (при t = 0) с положением частицы в момент t в плоскости горизонтальной проекции, наблюдаемой в микроскоп.
Средний квадратичный сдвиг частицы при совершенной беспорядочности движения может быть вычислен на основании статистических законов:
где R - универсальная газовая постоянная; - число Авогадро; Т - абсолютная температура; t - время наблюдения; - коэффициент вязкости; r - радиус частицы.
Следовательно,
где - постоянная Больцмана.
Статистическая теория, приводящая к этому уравнению, имеет многочисленные и неоспоримые подтверждения. Результаты, полученные для частиц различной природы и размеров, показали близкое соответствие измеренных и вычисленных величин , явились блестящим доказательством реальности существования молекул и статистического характера второго начала термодинамики.
Признание молекулярно-кинетической теории послужило толчком к развитию других плодотворных теорий. В коллоидной химии теория броуновского движения оказалась фактически первой количественной теорией.
3.4.2.
ДИФФУЗИЯ
Диффузией называется самопроизвольный процесс выравнивания концентрации молекул, ионов или коллоидных частиц под влиянием их теплового движения.
Процесс диффузии является необратимым, он протекает до полного выравнивания концентраций так как хаотическое распределение частиц отвечает максимальной энтропии системы.
