Каковы механизмы, лежащие в основе хаотического движения турбулентности в жидкостях и газах?

Answer 1

Это хаотическое движение частиц в жидкостях и газах известно как броуновское движение. Оно было названо в честь британского ботаника Роберта Брауна, который в 1827 году обнаружил, что мельчайшие частицы, взвешенные в жидкости, совершают непрерывное хаотическое движение. Основные механизмы, лежащие в основе этого явления, включают:
 
Тепловое движение молекул: В жидкостях и газах молекулы находятся в постоянном тепловом движении. Это движение вызвано тепловой энергией, которая приводит к случайным столкновениям между молекулами.
 
Столкновения и передача импульса: Когда молекулы жидкости или газа сталкиваются с взвешенными частицами, они передают им импульс. Эти столкновения происходят со всех сторон, что приводит к случайным изменениям скорости и направления движения частиц.
 
Неоднородность столкновений: Из-за хаотического характера теплового движения молекул, столкновения с частицами не являются равномерными по всем направлениям. Это приводит к тому, что частицы получают случайные толчки, что и вызывает их хаотическое движение.
 
Статистический характер: Броуновское движение описывается статистическими законами. Например, средне смещение частицы в результате броуновского движения пропорционально квадратному корню из времени наблюдения, что сответствует закону Эйнштейна-Смолуховского.
 
Это хаотическое движение является ключевым фактором, влияющим на многие процессы в физике, химии и биологии, включая диффузию, рассеяние света и функционирование клеток.