Hva er termisk bevegelse?

Termisk bevegelse refererer til de tilfeldige bevegelsene til molekyler, atomer, elektroner eller andre subatomære partikler. I motsetning til den synlige verdenen rundt oss, er atomverdenen i en konstant bevegelsestilstand ved alle temperaturer over absolutt null. Den termiske bevegelsen til partikler stiger med temperaturen til disse partiklene og styres av lovene for termodynamikk.

Studiet av termisk bevegelse er studiet av tilfeldig bevegelse av partikler. Molekyler, atomer og subatomære partikler oppfører seg ikke på en forutsigbar måte. I motsetning til verden vi ser, er disse bittesmå stoffstykkene nesten alltid i konstant bevegelse og følger ikke de samme reglene som de større kroppene de utgjør. Elektroner finnes for eksempel i orbitaler rundt kjernen til et atom. Selv om det nøyaktige stedet og bevegelsen til et elektron ikke kan bestemmes, er det sannsynlig at de vil bevege seg rundt i et bestemt rom, kjent som en orbital.

Atompartikler forblir i konstant bevegelse ved alle temperaturer over absolutt null. Absolutt null, også kalt 0 grader Kelvin, er lik -273,15 ° C. Dette er den laveste temperaturen som eksisterer fordi den tilsvarer temperaturen ved at atompartikler slutter å bevege seg.

Den termiske bevegelsen til en partikkel er relatert til temperaturen på den partikkelen. Partikler ved høyere temperaturer har større termisk bevegelse enn de ved lavere temperaturer. Dette gjelder partikler i enhver tilstand av materie, inkludert gass, væske, faststoff og plasma. Selv om atomene i et fast stoff er tettere sammen enn atomene i en væske eller en gass, er det fortsatt plass til atomer beveger seg rundt.

Den termiske bevegelsen til atompartikler ble først beskrevet av fysikeren Robert Brown. Når han så på en liten partikkel, for eksempel et korn med pollen eller et stykke støv under et mikroskop, la Brown merke til at partikkelen så ut til å være i konstant bevegelsestilstand eller agitasjon. Atomenes termiske bevegelse rundt en liten partikkel får atomene til å støte inn i den. Dette får større partikkel til å bevege seg rundt tilfeldig, akkurat som atompartiklene gjør. Denne typen bevegelse blir referert til som brunsk bevegelse.

Termisk bevegelse studeres gjennom termodynamikk, som har et sett med lover som styrer den tilfeldige bevegelsen av partikler. Den første loven sier at materie og energi alltid er bevart. Den andre, noe paradoksalt, sier at det er umulig å gå tilbake til en tidligere energitilstand fordi noe energi slipper ut fra systemet og aldri kan brukes igjen. Den tredje sier at absolutt null ikke kan oppnås. Enkelt sagt betyr disse lovene at termisk bevegelse er en tilfeldig bevegelse som aldri slutter og alltid endres.