¿Qué es el movimiento térmico?

El movimiento térmico se refiere a los movimientos aleatorios de moléculas, átomos, electrones u otras partículas subatómicas. A diferencia del mundo visible que nos rodea, el mundo atómico está en un estado de movimiento constante a todas las temperaturas por encima del cero absoluto. El movimiento térmico de las partículas aumenta con la temperatura de esas partículas y se rige por las leyes de la termodinámica.

El estudio del movimiento térmico es el estudio del movimiento aleatorio de partículas. Las moléculas, los átomos y las partículas subatómicas no se comportan de manera predecible. A diferencia del mundo que vemos, estas pequeñas piezas de materia están casi siempre en constante movimiento y no siguen las mismas reglas que los cuerpos más grandes que componen. Los electrones, por ejemplo, existen en orbitales alrededor del núcleo de un átomo. Aunque no se puede determinar la ubicación y el movimiento exactos de un electrón, existe la probabilidad de que se muevan dentro de un cierto espacio, conocido como orbital.

Las partículas atómicas permanecen en constante movimiento a todas las temperaturas por encima del cero absoluto. El cero absoluto, también llamado 0 grados Kelvin, es igual a -459.67 ° F (-273.15 ° C). Esta es la temperatura más baja que existe porque corresponde a la temperatura a la que las partículas atómicas dejan de moverse.

El movimiento térmico de una partícula está relacionado con la temperatura de esa partícula. Las partículas a temperaturas más altas exhiben un mayor movimiento térmico que aquellas a temperaturas más bajas. Esto es cierto para las partículas en cualquier estado de la materia, incluidos gas, líquido, sólido y plasma. Aunque los átomos en un sólido están más juntos que los átomos en un líquido o un gas, todavía hay espacio para que los átomos se muevan.

El movimiento térmico de las partículas atómicas fue descrito por primera vez por el físico Robert Brown. Al observar una partícula pequeña, como un grano de polen o un trozo de polvo bajo un microscopio, Brown notó que la partícula parecía estar en constante estado de movimiento o agitación. El movimiento térmico de los átomos alrededor de una partícula pequeña hace que los átomos choquen con ella. Esto hace que la partícula más grande se mueva aleatoriamente, al igual que las partículas atómicas. Este tipo de movimiento se conoce como movimiento browniano.

El movimiento térmico se estudia a través de la termodinámica, que tiene un conjunto de leyes que rigen el movimiento aleatorio de las partículas. La primera ley establece que la materia y la energía siempre se conservan. El segundo, de forma algo paradójica, afirma que es imposible regresar a un estado de energía anterior porque parte de la energía escapa del sistema y nunca más se puede volver a utilizar. El tercero afirma que no se puede alcanzar el cero absoluto. En pocas palabras, estas leyes significan que el movimiento térmico es un movimiento aleatorio que nunca termina y siempre cambia.