Kas ir termiskā kustība?

Termiskās kustības izpēte ir daļiņu nejaušas kustības izpēte. Molekulas, atomi un subatomiskās daļiņas nedarbojas paredzamā veidā. Atšķirībā no pasaules, ko mēs redzam, šie sīkie matērijas gabaliņi gandrīz vienmēr atrodas pastāvīgā kustībā un neievēro tos pašus noteikumus kā lielākie ķermeņi, ko tie veido. Piemēram, elektroni eksistē orbitālēs ap atoma kodolu. Lai gan precīzu elektronu atrašanās vietu un kustību nevar noteikt, pastāv iespēja, ka tie pārvietosies noteiktā telpā, ko sauc par orbitāli.

Atomu daļiņas paliek pastāvīgā kustībā visās temperatūrās virs absolūtās nulles. Absolūtā nulle, ko sauc arī par 0 grādiem pēc Kelvina, ir vienāda ar -459.67°F (-273.15°C). Šī ir zemākā temperatūra, kas pastāv, jo tā atbilst temperatūrai, kurā atomu daļiņas pārstāj kustēties.

Daļiņas termiskā kustība ir saistīta ar šīs daļiņas temperatūru. Daļiņām augstākā temperatūrā ir lielāka kustība nekā zemākā temperatūrā. Tas attiecas uz daļiņām jebkurā vielas stāvoklī, ieskaitot gāzi, šķidrumu, cietu vielu un plazmu. Lai gan atomi cietā vielā ir tuvāk viens otram nekā atomi šķidrumā vai gāzē, atomiem joprojām ir vieta kustēties.

Atomu daļiņu termisko kustību pirmais aprakstīja fiziķis Roberts Brauns. Skatoties mikroskopā nelielu daļiņu, piemēram, putekšņu graudiņu vai putekļu gabalu, Brauns pamanīja, ka daļiņa, šķiet, atrodas pastāvīgā kustībā vai satraukumā. Atomu kustība ap nelielu daļiņu liek atomiem tajā ietriekties. Tas liek lielākajai daļiņai pārvietoties nejauši, tāpat kā atomu daļiņas. Šāda veida kustība tiek saukta par Brauna kustību.

Termiskā kustība tiek pētīta, izmantojot termodinamiku, kurai ir likumu kopums, kas regulē daļiņu nejaušu kustību. Pirmais likums nosaka, ka matērija un enerģija vienmēr tiek saglabātas. Otrajā, nedaudz paradoksālā kārtā, ir teikts, ka atgriešanās iepriekšējā enerģijas stāvoklī nav iespējama, jo daļa enerģijas izplūst no sistēmas un to vairs nevar izmantot. Trešais norāda, ka absolūto nulli nevar sasniegt. Vienkārši sakot, šie likumi nozīmē, ka kustība ir nejauša kustība, kas nekad nebeidzas un vienmēr mainās.