Vad är termisk rörelse?
Termisk rörelse avser slumpmässiga rörelser av molekyler, atomer, elektroner eller andra subatomära partiklar. Till skillnad från den synliga världen runt oss är atomvärlden i konstant rörelsetillstånd vid alla temperaturer över absolut noll. Den termiska rörelsen hos partiklar stiger med temperaturen hos dessa partiklar och styrs av lagarna i termodynamiken.
Studien av termisk rörelse är studien av partiklarnas slumpmässiga rörelse. Molekyler, atomer och subatomära partiklar uppför sig inte på ett förutsägbart sätt. Till skillnad från den värld vi ser, är dessa små bitar av materia nästan alltid i ständig rörelse och följer inte samma regler som de större kropparna de utgör. Elektroner finns till exempel i orbitaler runt en atomkärnan. Även om den exakta platsen och rörelsen för en elektron inte kan fastställas, finns det en sannolikhet för att de kommer att röra sig inom ett visst utrymme, känt som en orbital.
Atompartiklarna förblir i konstant rörelse vid alla temperaturer över absolut noll. Absolut noll, även kallad 0 grader Kelvin, är lika med -453,67 ° F (-273,15 ° C). Detta är den lägsta temperaturen som finns eftersom den motsvarar temperaturen vid vilken atompartiklar upphör att röra sig.
Den termiska rörelsen hos en partikel är relaterad till temperaturen på den partikeln. Partiklar vid högre temperaturer uppvisar större termisk rörelse än de vid lägre temperaturer. Detta gäller för partiklar i alla tillstånd av ämnen, inklusive gas, vätska, fast ämne och plasma. Även om atomerna i ett fast ämne är närmare varandra än atomerna i en vätska eller en gas, finns det fortfarande utrymme för atomerna att röra sig runt.
Atompartiklarnas termiska rörelse beskrevs först av fysikern Robert Brown. När man tittade på en liten partikel, till exempel ett pollenkorn eller en bit damm under ett mikroskop, märkte Brown att partikeln verkade vara i konstant rörelsetillstånd eller agitation. Atomernas termiska rörelse runt en liten partikel får atomerna att stöta på i den. Detta gör att den större partikeln rör sig slumpmässigt, precis som atompartiklarna gör. Denna typ av rörelse kallas brownian motion.
Termisk rörelse studeras genom termodynamik, som har en uppsättning lagar som styr den slumpmässiga rörelsen av partiklar. Den första lagen säger att materia och energi alltid bevaras. Den andra, något paradoxalt, säger att en återgång till ett tidigare energitillstånd är omöjligt eftersom en del energi flyr ut från systemet och aldrig kan användas igen. Den tredje säger att absolut noll inte kan uppnås. Enkelt uttryckt innebär dessa lagar att termisk rörelse är en slumpmässig rörelse som aldrig slutar och alltid förändras.