Chuyển động nhiệt là gì?

Chuyển động nhiệt đề cập đến các chuyển động ngẫu nhiên của các phân tử, nguyên tử, electron hoặc các hạt hạ nguyên tử khác.Không giống như thế giới có thể nhìn thấy xung quanh chúng ta, thế giới nguyên tử ở trạng thái chuyển động liên tục ở mọi nhiệt độ trên không.Chuyển động nhiệt của các hạt tăng theo nhiệt độ của các hạt đó và được điều chỉnh bởi các định luật nhiệt động lực học. Nghiên cứu chuyển động nhiệt là nghiên cứu chuyển động ngẫu nhiên của các hạt.Các phân tử, nguyên tử và các hạt hạ nguyên tử không hoạt động theo cách dự đoán.Không giống như thế giới chúng ta thấy, những mảnh vật chất nhỏ bé này hầu như luôn luôn chuyển động liên tục và không tuân theo các quy tắc giống như các cơ thể lớn hơn mà chúng tạo ra.Các electron, ví dụ, tồn tại trong các quỹ đạo xung quanh nhân của một nguyên tử.Mặc dù vị trí chính xác và chuyển động của một electron không thể được xác định, nhưng có khả năng chúng sẽ di chuyển xung quanh trong một không gian nhất định, được gọi là một quỹ đạo. Các hạt nguyên tử vẫn ở trong chuyển động không đổi ở mọi nhiệt độ trên 0 tuyệt đối.Số không tuyệt đối, còn được gọi là 0 độ Kelvin, bằng -459,67 deg; F (-273,15 deg; c).Đây là nhiệt độ thấp nhất tồn tại vì nó tương ứng với nhiệt độ mà các hạt nguyên tử không còn di chuyển.

Chuyển động nhiệt của hạt có liên quan đến nhiệt độ của hạt đó.Các hạt ở nhiệt độ cao hơn thể hiện chuyển động nhiệt lớn hơn các hạt ở nhiệt độ thấp hơn.Điều này đúng với các hạt trong bất kỳ trạng thái nào của vật chất, bao gồm khí, chất lỏng, rắn và huyết tương.Mặc dù các nguyên tử trong một chất rắn gần nhau hơn các nguyên tử trong chất lỏng hoặc khí, nhưng vẫn còn không gian cho các nguyên tử di chuyển xung quanh.

Chuyển động nhiệt của các hạt nguyên tử được mô tả trước tiên bởi nhà vật lý Robert Brown.Khi nhìn một hạt nhỏ, chẳng hạn như một hạt phấn hoa hoặc một mảnh bụi dưới kính hiển vi, Brown nhận thấy rằng hạt dường như ở trạng thái chuyển động liên tục, hoặc kích động.Chuyển động nhiệt của các nguyên tử xung quanh một hạt nhỏ làm cho các nguyên tử va vào nó.Điều này làm cho hạt lớn hơn di chuyển xung quanh ngẫu nhiên, giống như các hạt nguyên tử làm.Loại chuyển động này được gọi là chuyển động Brown.

Chuyển động nhiệt được nghiên cứu thông qua nhiệt động lực học, có một bộ định luật chi phối chuyển động ngẫu nhiên của các hạt.Luật đầu tiên nêu rõ rằng vật chất và năng lượng luôn được bảo tồn.Thứ hai, hơi nghịch lý, nói rằng việc trở lại trạng thái năng lượng trước đó là không thể vì một số năng lượng thoát khỏi hệ thống và không bao giờ có thể được sử dụng lại.Các tiểu bang thứ ba không thể đạt được số 0 tuyệt đối.Nói một cách đơn giản, các định luật này có nghĩa là chuyển động nhiệt là một chuyển động ngẫu nhiên không bao giờ kết thúc và luôn thay đổi.