Что такое тепловое движение?

Термическое движение относится к случайным движениям молекул, атомов, электронов или других субатомных частиц. В отличие от видимого мира вокруг нас, атомный мир находится в состоянии постоянного движения при всех температурах выше абсолютного нуля. Тепловое движение частиц увеличивается с температурой этих частиц и регулируется законами термодинамики.

Исследование теплового движения - это исследование случайного движения частиц. Молекулы, атомы и субатомные частицы не ведут себя предсказуемо. В отличие от мира, который мы видим, эти крошечные кусочки материи почти всегда находятся в постоянном движении и не следуют тем же правилам, что и большие тела, которые они составляют. Электроны, например, существуют на орбиталях вокруг ядра атома. Хотя точное местоположение и движение электрона не может быть определено, существует вероятность того, что они будут перемещаться в определенном пространстве, известном как орбиталь.

Атомные частицы остаются в постоянном движении при всех температурах выше абсолютного нуля. Абсолютный ноль, также называемый 0 градусов Кельвина, равен -459,67 ° F (-273,15 ° C). Это самая низкая температура, которая существует, потому что она соответствует температуре, при которой атомные частицы перестают двигаться.

Тепловое движение частицы связано с температурой этой частицы. Частицы при более высоких температурах проявляют большее тепловое движение, чем частицы при более низких температурах. Это верно для частиц в любом состоянии вещества, включая газ, жидкость, твердое тело и плазму. Хотя атомы в твердом теле находятся ближе друг к другу, чем атомы в жидкости или газе, атомы все еще имеют место для перемещения.

Тепловое движение атомных частиц было впервые описано физиком Робертом Брауном. При взгляде под микроскопом на небольшую частицу, например, пыльцу или кусочек пыли, Браун заметил, что частица, кажется, находится в состоянии постоянного движения или волнения. Тепловое движение атомов вокруг маленькой частицы заставляет атомы сталкиваться с ней. Это заставляет большую частицу двигаться беспорядочно, как это делают атомные частицы. Этот тип движения называется броуновским движением.

Тепловое движение изучается с помощью термодинамики, которая имеет ряд законов, которые управляют случайным движением частиц. Первый закон гласит, что материя и энергия всегда сохраняются. Второй, несколько парадоксально, утверждает, что возврат к предыдущему энергетическому состоянию невозможен, потому что некоторая энергия выходит из системы и никогда не может быть использована снова. Третье утверждает, что абсолютный ноль не может быть достигнут. Проще говоря, эти законы означают, что тепловое движение - это случайное движение, которое никогда не заканчивается и всегда изменяется.