Gerak brown adalah gerakan acak partikel dalam suatu cairan karena tumbukannya dengan atom atau molekul lain. Gerak Brown juga dikenal sebagai pedesis, yang berasal dari kata Yunani untuk "melompat." Meskipun sebuah partikel mungkin besar dibandingkan dengan ukuran atom dan molekul di media sekitarnya, dapat digerakkan oleh dampak dengan banyak, kecil yang bergerak cepat massa. Gerak brown dapat dianggap sebagai gambaran makroskopik dari partikel yang dipengaruhi oleh banyak efek acak mikroskopis.
Gerakan Brown mengambil namanya dari ahli botani Skotlandia Robert Brown, yang mengamati butiran serbuk sari bergerak secara acak di dalam air. Dia menggambarkan gerakan pada 1827 tetapi tidak dapat menjelaskannya. Sementara pedesis mengambil namanya dari Brown, dia bukan orang pertama yang menggambarkannya. Penyair Romawi, Lucretius, menguraikan gerakan partikel-partikel debu sekitar tahun 60 SM, yang ia gunakan sebagai bukti atom.
Fenomena transportasi tetap tidak dapat dijelaskan sampai 1905 ketika
Albert Einstein menerbitkan sebuah makalah yang menjelaskan bahwa serbuk sari sedang dipindahkan oleh molekul air dalam cairan. Seperti halnya Lucretius, penjelasan Einstein berfungsi sebagai bukti tidak langsung dari keberadaan atom dan molekul. Pada pergantian abad ke-20, keberadaan unit materi sekecil itu hanyalah sebuah teori. Pada tahun 1908, Jean Perrin secara eksperimental memverifikasi hipotesis Einstein, yang menghasilkan Perrin Hadiah Nobel Fisika tahun 1926 "untuk karyanya tentang struktur materi yang terputus-putus."Deskripsi matematis gerak Brown adalah perhitungan probabilitas yang relatif sederhana, yang penting tidak hanya dalam fisika dan kimia, tetapi juga untuk menggambarkan fenomena statistik lainnya. Orang pertama yang mengusulkan model matematika untuk gerakan Brown adalah Thorvald N. Thiele dalam makalah tentang metode kuadrat terkecil yang diterbitkan pada 1880. Model modern adalah proses Wiener, dinamai untuk menghormati Norbert Wiener, yang menggambarkan fungsi proses stokastik kontinu. Gerakan Brown dianggap sebagai proses Gaussian dan proses Markov dengan jalur kontinu yang terjadi seiring waktu.
Apa itu Brownian Motion?
Karena pergerakan atom dan molekul dalam cairan dan gas adalah acak, lama-kelamaan, partikel yang lebih besar akan tersebar secara merata ke seluruh medium. Jika ada dua daerah materi yang berdekatan dan wilayah A mengandung partikel dua kali lebih banyak daripada daerah B, probabilitasnya adalah suatu partikel akan meninggalkan daerah A untuk memasuki wilayah B dua kali lebih tinggi dari probabilitas suatu partikel akan meninggalkan daerah B untuk masuk SEBUAH. Difusi, pergerakan partikel dari daerah yang lebih tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah, dapat dianggap sebagai contoh makroskopik dari gerak Brown.
Setiap faktor yang mempengaruhi pergerakan partikel dalam fluida berdampak pada laju gerak Brown. Misalnya, peningkatan suhu, peningkatan jumlah partikel, ukuran partikel kecil, dan rendah viskositas meningkatkan laju gerak.
Contoh Gerakan Brown
Sebagian besar contoh gerakan Brown adalah proses transportasi yang dipengaruhi oleh arus yang lebih besar, namun juga menunjukkan pedesis.
Contohnya termasuk:
- Gerakan serbuk sari pada air yang tenang
- Pergerakan motif debu di sebuah ruangan (meskipun sebagian besar dipengaruhi oleh aliran udara)
- Difusi polutan di udara
- Difusi kalsium melalui tulang
- Pergerakan "lubang" muatan listrik dalam semikonduktor
Pentingnya Gerakan Brown
Pentingnya awal mendefinisikan dan menggambarkan gerakan Brown adalah bahwa ia mendukung teori atom modern.
Saat ini, model matematika yang menggambarkan gerakan Brown digunakan dalam matematika, ekonomi, teknik, fisika, biologi, kimia, dan sejumlah disiplin ilmu lainnya.
Gerakan Brown versus Motilitas
Mungkin sulit untuk membedakan antara gerakan karena gerakan Brown dan gerakan karena efek lainnya. Di biologiSebagai contoh, seorang pengamat harus dapat mengetahui apakah suatu spesimen bergerak karena motil (mampu bergerak sendiri, mungkin karena silia atau flagella) atau karena tunduk pada Brown gerakan. Biasanya, mungkin untuk membedakan antara proses karena gerakan Brown tampak tersentak-sentak, acak, atau seperti getaran. Motilitas sejati sering muncul sebagai jalur, atau gerakannya memutar atau berputar ke arah tertentu. Dalam mikrobiologi, motilitas dapat dikonfirmasi jika sampel yang diinokulasi dalam medium semipadat bermigrasi menjauh dari garis tusukan.
Sumber
"Jean Baptiste Perrin - Fakta." NobelPrize.org, Nobel Media AB 2019, 6 Juli 2019.