熱運動とは

熱運動とは、分子、原子、電子、または他の素粒子のランダムな運動を指します。 私たちの周りの目に見える世界とは異なり、原子の世界は絶対零度以上のすべての温度で一定の運動状態にあります。 粒子の熱運動はそれらの粒子の温度とともに上昇し、熱力学の法則によって支配されます。

熱運動の研究は、粒子のランダムな運動の研究です。 分子、原子、および素粒子は予測可能な方法で動作しません。 私たちが見る世界とは異なり、これらの小さな物質はほとんど常に一定の動きをしており、それらが構成するより大きな物体と同じ規則に従っていません。 たとえば、電子は原子の核の周りの軌道に存在します。 電子の正確な位置と動きを決定することはできませんが、軌道として知られている特定の空間内を移動する可能性があります。

原子粒子は、絶対ゼロを超えるすべての温度で一定の動きを続けます。 絶対零度は、0度ケルビンとも呼ばれ、-459.67°F（-273.15°C）に相当します。 これは、原子粒子の移動が停止する温度に対応するために存在する最低温度です。

粒子の熱運動は、その粒子の温度に関連しています。 高温の粒子は、低温の粒子よりも大きな熱運動を示します。 これは、気体、液体、固体、プラズマなど、あらゆる状態の粒子に当てはまります。 固体内の原子は液体または気体内の原子よりも近くにありますが、原子が動き回るスペースがまだあります。

原子粒子の熱運動は、物理学者のロバートブラウンによって最初に説明されました。 ブラウンは、花粉の粒やほこりのような小さな粒子を顕微鏡で見ると、粒子が一定の運動状態、つまり動揺しているように見えることに気付きました。 小さな粒子の周りの原子の熱運動により、原子がそれに衝突します。 これにより、原子粒子と同様に、大きな粒子がランダムに動き回ります。 このタイプの運動は、ブラウン運動と呼ばれます。

熱運動は熱力学によって研究されます。熱力学には、粒子のランダムな動きを支配する一連の法則があります。 最初の法則は、物質とエネルギーは常に保存されると述べています。 2つ目は多少逆説的ですが、一部のエネルギーはシステムから逃げて二度と使用できないため、以前のエネルギー状態に戻すことは不可能であると述べています。 3番目は、絶対ゼロを達成できないと述べています。 簡単に言えば、これらの法則は、熱運動が終わりがなく常に変化するランダムな運動であることを意味します。