Τι είναι η θερμική κίνηση;

Η θερμική κίνηση αναφέρεται στις τυχαίες κινήσεις μορίων, ατόμων, ηλεκτρονίων ή άλλων υποατομικών σωματιδίων.Σε αντίθεση με τον ορατό κόσμο γύρω μας, ο ατομικός κόσμος βρίσκεται σε σταθερή κατάσταση κίνησης σε όλες τις θερμοκρασίες πάνω από το απόλυτο μηδέν.Η θερμική κίνηση των σωματιδίων αυξάνεται με τη θερμοκρασία αυτών των σωματιδίων και διέπεται από τους νόμους της θερμοδυναμικής.

Η μελέτη της θερμικής κίνησης είναι η μελέτη της τυχαίας κίνησης των σωματιδίων.Τα μόρια, τα άτομα και τα υποατομικά σωματίδια δεν συμπεριφέρονται με προβλέψιμο τρόπο.Σε αντίθεση με τον κόσμο που βλέπουμε, αυτά τα μικροσκοπικά κομμάτια της ύλης είναι σχεδόν πάντα σε συνεχή κίνηση και δεν ακολουθούν τους ίδιους κανόνες με τα μεγαλύτερα σώματα που συνθέτουν.Τα ηλεκτρόνια, για παράδειγμα, υπάρχουν σε τροχιακά γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου.Αν και η ακριβής θέση και η κίνηση ενός ηλεκτρονίου δεν μπορεί να προσδιοριστεί, υπάρχει πιθανότητα να κινηθούν μέσα σε ένα συγκεκριμένο χώρο, γνωστό ως τροχιακό.

Ατομικά σωματίδια παραμένουν σε συνεχή κίνηση σε όλες τις θερμοκρασίες πάνω από το απόλυτο μηδέν.Το Absolute Zero, που ονομάζεται επίσης 0 βαθμοί Kelvin, είναι ίσο με -459,67 deg, F (-273,15 deg, C).Αυτή είναι η χαμηλότερη θερμοκρασία που υπάρχει επειδή αντιστοιχεί στη θερμοκρασία στην οποία παύουν να κινούνται ατομικά σωματίδια.

Η θερμική κίνηση ενός σωματιδίου σχετίζεται με τη θερμοκρασία αυτού του σωματιδίου.Τα σωματίδια σε υψηλότερες θερμοκρασίες παρουσιάζουν μεγαλύτερη θερμική κίνηση από εκείνα σε χαμηλότερες θερμοκρασίες.Αυτό ισχύει για σωματίδια σε οποιαδήποτε κατάσταση ύλης, συμπεριλαμβανομένου του αερίου, του υγρού, του στερεού και του πλάσματος.Αν και τα άτομα σε ένα στερεό είναι πιο κοντά από τα άτομα σε ένα υγρό ή ένα αέριο, υπάρχει ακόμα χώρος για τα άτομα που κινούνται γύρω.

Η θερμική κίνηση των ατομικών σωματιδίων περιγράφηκε αρχικά από τον φυσικό Robert Brown.Κατά την προβολή ενός μικρού σωματιδίου, όπως ένας κόκκος γύρης ή ένα κομμάτι σκόνης κάτω από μικροσκόπιο, ο Brown παρατήρησε ότι το σωματίδιο φαινόταν να βρίσκεται σε σταθερή κατάσταση κίνησης ή αναταραχή.Η θερμική κίνηση των ατόμων γύρω από ένα μικρό σωματίδιο αναγκάζει τα άτομα να χτυπήσουν σε αυτό.Αυτό κάνει το μεγαλύτερο σωματίδιο να κινείται τυχαία, ακριβώς όπως κάνουν τα ατομικά σωματίδια.Αυτός ο τύπος κίνησης αναφέρεται ως κίνηση Brownian.

Η θερμική κίνηση μελετάται μέσω της θερμοδυναμικής, η οποία έχει ένα σύνολο νόμων που διέπουν την τυχαία κίνηση των σωματιδίων.Ο πρώτος νόμος δηλώνει ότι η σημασία και η ενέργεια διατηρούνται πάντα.Το δεύτερο, κάπως παράδοξο, δηλώνει ότι η επιστροφή σε προηγούμενη κατάσταση ενέργειας είναι αδύνατη επειδή κάποια ενέργεια διαφεύγει από το σύστημα και δεν μπορεί ποτέ να χρησιμοποιηθεί ξανά.Το τρίτο δηλώνει ότι δεν μπορεί να επιτευχθεί απόλυτο μηδέν.Με απλά λόγια, αυτοί οι νόμοι σημαίνουν ότι η θερμική κίνηση είναι μια τυχαία κίνηση που δεν τελειώνει ποτέ και πάντα αλλάζει.