การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนหมายถึงการเคลื่อนที่แบบสุ่มของโมเลกุลอะตอมอิเล็กตรอนหรืออนุภาคย่อยอื่น ๆ ซึ่งแตกต่างจากโลกที่มองเห็นรอบตัวเราโลกอะตอมอยู่ในสถานะของการเคลื่อนไหวคงที่ที่อุณหภูมิสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์ การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอนุภาคขึ้นกับอุณหภูมิของอนุภาคเหล่านั้นและถูกควบคุมโดยกฎของอุณหพลศาสตร์
การศึกษาการเคลื่อนที่เชิงความร้อนเป็นการศึกษาการเคลื่อนที่แบบสุ่มของอนุภาค โมเลกุลอะตอมและอนุภาคของอะตอมไม่ทำงานในลักษณะที่สามารถคาดเดาได้ ซึ่งแตกต่างจากโลกที่เราเห็นสสารชิ้นเล็ก ๆ เหล่านี้เกือบจะเคลื่อนไหวตลอดเวลาและไม่ปฏิบัติตามกฎเดียวกันกับวัตถุขนาดใหญ่ที่พวกมันประกอบ ยกตัวอย่างเช่นอิเล็กตรอนมีอยู่ในวงโคจรรอบนิวเคลียสของอะตอม แม้ว่าจะไม่สามารถระบุตำแหน่งและการเคลื่อนที่ที่แน่นอนของอิเล็กตรอนได้ แต่ก็มีความเป็นไปได้ที่พวกมันจะเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ ภายในพื้นที่หนึ่งหรือที่เรียกว่าวงโคจร
อนุภาคอะตอมยังคงเคลื่อนที่ตลอดเวลาที่อุณหภูมิสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์ ศูนย์สัมบูรณ์เรียกอีกอย่างว่า 0 องศาเคลวินเท่ากับ -459.67 ° F (-273.15 ° C) นี่คืออุณหภูมิต่ำสุดที่มีอยู่เนื่องจากสอดคล้องกับอุณหภูมิที่อนุภาคอะตอมหยุดเคลื่อนที่
การเคลื่อนที่เชิงความร้อนของอนุภาคนั้นสัมพันธ์กับอุณหภูมิของอนุภาคนั้น อนุภาคที่อุณหภูมิสูงกว่าจะมีการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนมากกว่าที่อุณหภูมิต่ำกว่า สิ่งนี้เป็นจริงของอนุภาคในทุกสถานะของสสารรวมถึงแก๊สของเหลวของแข็งและพลาสมา แม้ว่าอะตอมในของแข็งจะอยู่ใกล้กันมากกว่าอะตอมในของเหลวหรือก๊าซ แต่ก็ยังมีพื้นที่สำหรับอะตอมที่เคลื่อนที่ไปรอบ ๆ
การเคลื่อนที่เชิงความร้อนของอนุภาคอะตอมอธิบายโดยนักฟิสิกส์คนแรก Robert Brown เมื่อดูอนุภาคขนาดเล็กเช่นเม็ดละอองเกสรหรือเศษฝุ่นใต้กล้องจุลทรรศน์บราวน์สังเกตว่าอนุภาคดูเหมือนจะอยู่ในสถานะคงที่ของการเคลื่อนไหวหรือความปั่นป่วน การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอะตอมรอบ ๆ อนุภาคเล็ก ๆ ทำให้อะตอมชนกับมัน สิ่งนี้ทำให้อนุภาคขนาดใหญ่เคลื่อนที่ไปมาแบบสุ่มเช่นเดียวกับอนุภาคอะตอม การเคลื่อนไหวประเภทนี้เรียกว่าการเคลื่อนไหวแบบบราวเนียน
ศึกษาการเคลื่อนที่เชิงความร้อนผ่านอุณหพลศาสตร์ซึ่งมีชุดของกฎหมายที่ควบคุมการเคลื่อนที่แบบสุ่มของอนุภาค กฎหมายฉบับแรกระบุว่าสสารและพลังงานได้รับการอนุรักษ์ไว้เสมอ ประการที่สองค่อนข้างขัดแย้งกล่าวว่าการกลับไปสู่สภาวะพลังงานก่อนหน้านั้นเป็นไปไม่ได้เพราะพลังงานบางส่วนหนีออกจากระบบและไม่สามารถใช้งานได้อีก สถานะที่สามที่ไม่สามารถบรรลุศูนย์สัมบูรณ์ กฎหมายเหล่านี้หมายถึงการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนเป็นการเคลื่อนไหวแบบสุ่มที่ไม่สิ้นสุดและเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ
