Che cos'è il movimento termico?
Il movimento termico si riferisce ai movimenti casuali di molecole, atomi, elettroni o altre particelle subatomiche. A differenza del mondo visibile che ci circonda, il mondo atomico è in costante stato di movimento a tutte le temperature sopra lo zero assoluto. Il moto termico delle particelle aumenta con la temperatura di quelle particelle ed è governato dalle leggi della termodinamica.
Lo studio del movimento termico è lo studio del moto casuale delle particelle. Molecole, atomi e particelle subatomiche non si comportano in modo prevedibile. A differenza del mondo che vediamo, questi piccoli pezzi di materia sono quasi sempre in costante movimento e non seguono le stesse regole dei corpi più grandi che formano. Gli elettroni, ad esempio, esistono negli orbitali attorno al nucleo di un atomo. Sebbene la posizione e il movimento esatti di un elettrone non possano essere determinati, è probabile che si muovano all'interno di un determinato spazio, noto come orbitale.
Le particelle atomiche rimangono in costante movimento a tutte le temperature sopra lo zero assoluto. Lo zero assoluto, chiamato anche 0 gradi Kelvin, è uguale a -453,67 ° F (-273,15 ° C). Questa è la temperatura più bassa esistente perché corrisponde alla temperatura alla quale le particelle atomiche cessano di muoversi.
Il movimento termico di una particella è correlato alla temperatura di quella particella. Le particelle a temperature più elevate mostrano un movimento termico maggiore rispetto a quelle a temperature più basse. Questo vale per le particelle in qualsiasi stato della materia, inclusi gas, liquidi, solidi e plasma. Sebbene gli atomi in un solido siano più vicini degli atomi in un liquido o in un gas, c'è ancora spazio per gli atomi che si muovono.
Il movimento termico delle particelle atomiche fu descritto per la prima volta dal fisico Robert Brown. Quando osservava una piccola particella, come un granello di polline o un pezzo di polvere al microscopio, Brown notò che la particella sembrava essere in costante stato di movimento, o agitazione. Il movimento termico degli atomi attorno a una piccola particella provoca l'urto degli atomi. Questo fa muovere le particelle più grandi in modo casuale, proprio come fanno le particelle atomiche. Questo tipo di movimento viene definito moto browniano.
Il movimento termico è studiato attraverso la termodinamica, che ha una serie di leggi che regolano il movimento casuale delle particelle. La prima legge afferma che materia ed energia sono sempre conservate. Il secondo, un po 'paradossalmente, afferma che un ritorno a uno stato energetico precedente è impossibile perché parte dell'energia fuoriesce dal sistema e non può mai essere riutilizzata. Il terzo afferma che lo zero assoluto non può essere raggiunto. In poche parole, queste leggi significano che il movimento termico è un movimento casuale che non finisce mai e cambia sempre.