ما هي الحركة البراونية و اسباب حدوثها

الموائع هي المواد التي ليس لها شكل محدد، ولكنها تأخذ شكل الحاوية التي توجد فيها، ومن ميزاتها القدرة على الانسياب. لذلك، فهي تشمل السوائل والغازات. قام العديد من الباحثين وعلماء الفيزياء بدراسة هذه المواد وخصائصها وكيفية انتقالها عبر الأوساط، والعوامل التي تؤثر على انتقالها، وطرق استخدامها في تطوير العلوم. وتعتبر ظاهرة الحركة البراونية من أهم الظواهر المرتبطة بحركة الموائع، وسنقوم في السطور التالية بتوضيح ما هي الحركة البراونية وأسباب حدوثها .

ما هي الحركة البراونية

يمكن تعريف الحركة البراونية على أنها تلك الحركة العشوائية لجسيمات المواد المائعة أي السوائل والغازات ، والتي تحدث نتيجة التصادم المستمر لهذه الجسيمات مع ذرات وجسيمات أخرى. وبرغم الحجم الكبير جدا لهذه الجسيمات مقارنة بحجم الذرات والجزيئات المنتشرة في الوسط المحيط  بها، إلا أن العدد الضخم لهذه الذرات وسرعتها الكبيرة كافيان لأبعاد تلك الجزئيات الكبيرة عند الارتطام بها. وتعتبر الحركة البراونية حركة ماكروسكوبية مرئية للعين تتأثر بحركة لجسيمات غير مرئية. تعرف الحركة البراونية أيضا بـ (Pedesis) ، وهي كلمة إغريقية تعني الوثب.

تم اختيار اسم الحركة البراونية نسبة إلى العالم النباتي روبرت براون الذي درس حركة عشوائية لحبيبات لقاح الزهور على سطح الماء في عام 1827م. وصف هذه الظاهرة التي لاحظها ولم يتمكن من تفسيرها. ولم يكن واضحا سبب حدوث هذه الظاهرة حتى نشر عالم الفيزياء الألماني ألبرت اينشتاين تفسيرا علميا لها في عام 1905م، حيث أوضح أن جزيئات الماء هي التي تسبب حركة لقاح الزهور بشكل عشوائي.

في بداية القرن العشرين، كان تفسير آينشتاين غير كاف، لأن وجود الجزيئات الدقيقة للمواد والذرة لم يكن يدعمه أي دليل علمي قوي، ولم يكن هناك سوى فرضيات ونظريات بشأن ذلك. واستمرت الدراسات عن الحركة البراونية، وفي عام 1908، قدم جان بيرين دليلا علميا قاطعا يثبت صحة فرضية آينشتاين حول سبب حدوث هذه الحركة، وفاز بجائزة نوبل في الفيزياء عن إنجازه العلمي الكبير. يجدر الإشارة إلى أن الشاعر الروماني لوكريتيوس كان أول من وصف حركة البراونية قبل ستين عاما من الميلاد، وهو ما يعتبر أول فرضية عن وجود الذرات.

الحركة البراونية هي ظاهرة فيزيائية غير محددة فقط بالفيزياء والكيمياء، وتتطلب وصفا رياضيا وحسابات إحصائية بسيطة، وكان ثورفالد ثيل أول من وضع نموذجا رياضيا لوصف هذه الحركة بطريقة المربعات الصغيرة في مقال علمي نشر عام 1880 ميلادي.

أسباب حدوث الحركة البراونية

تعود أسباب حدوث الحركة البراونية إلى تأثير جزيئات أو ذرات السوائل والغازات في حركة عشوائية سريعة لجسيمات صغيرة معلقة في السائل. الحركة البراونية، التي تساهم في تفريق الجزيئات على نطاق واسع، هي القوة الرئيسية التي تسبب الانتشار. ونظرا للحركة العشوائية لجزيئات الذرات داخل الموانع، يحدث توزيع متساو للجسيمات ذات الحجم الأكبر داخل الوسط .

عندما يكون هناك منطقتان متصلتان في وسط ما، وإذا كان عدد الجسيمات في المنطقة الأولى أكبر من الجسيمات في المنطقة الثانية، فإن احتمالية انتقال جسيم من المنطقة الأولى إلى المنطقة الثانية تزيد عن احتمالية حدوث العكس. وتعتمد حركة الجسيمات على عدة عوامل مثل تغير درجة الحرارة وزيادة عدد الجسيمات وحجمها وتناسبها العكسي مع درجة اللزوجة وفق ظاهرة الحركة البراونية.

أمثلة من الطبيعة عن الحركة البراونية

تعتبر معظم أمثلة الحركة البراونية في الطبيعة ناتجة عن انتقال جزيئات الموانع، ومن هذه الأمثلة:

تتحرك حركة لقاح الزهور على سطح المياه الراكدة.

-حركة ذرات الغبار المرئية في الغرفة.

-حركة انتشار الملوثات في الهواء.

-حركة انتشار الكالسيوم في العظام.

-حركة الشحنات الكهربائية في شبه الموصلات.

أهمية الحركة البراونية 

أثبت اكتشاف وتفسير الحركة البراونية وجود الذرة، ولكن مع زيادة الدراسات والأبحاث أصبحت أهمية الحركة البراونية ظاهرة في مجالات علمية متعددة مثل الفيزياء والكيمياء وعلم الأحياء، وتم استخدام النموذج الرياضي لهذه الظاهرة في مجالات اقتصادية أيضًا.