Le mouvement thermique fait référence aux mouvements aléatoires de molécules, d’atomes, d’électrons ou d’autres particules subatomiques. Contrairement au monde visible qui nous entoure, le monde atomique est dans un état de mouvement constant à toutes les températures supérieures au zéro absolu. Le mouvement thermique des particules augmente avec la température de ces particules et est régi par les lois de la thermodynamique.
L’étude du mouvement thermique est l’étude du mouvement aléatoire des particules. Les molécules, les atomes et les particules subatomiques ne se comportent pas de manière prévisible. Contrairement au monde que nous voyons, ces minuscules morceaux de matière sont presque toujours en mouvement constant et ne suivent pas les mêmes règles que les corps plus gros qu’ils constituent. Les électrons, par exemple, existent dans les orbitales autour du noyau d’un atome. Bien que l’emplacement et le mouvement exacts d’un électron ne puissent pas être déterminés, il est probable qu’ils se déplaceront dans un certain espace, appelé orbitale.
Les particules atomiques restent en mouvement constant à toutes les températures au-dessus du zéro absolu. Le zéro absolu, également appelé 0 degré Kelvin, est égal à -459.67°F (-273.15°C). C’est la température la plus basse qui existe car elle correspond à la température à laquelle les particules atomiques cessent de se déplacer.
Le mouvement thermique d’une particule est lié à la température de cette particule. Les particules à des températures plus élevées présentent un mouvement plus important que celles à des températures plus basses. Cela est vrai des particules dans n’importe quel état de la matière, y compris le gaz, le liquide, le solide et le plasma. Bien que les atomes d’un solide soient plus proches les uns des autres que les atomes d’un liquide ou d’un gaz, il y a encore de l’espace pour que les atomes se déplacent.
Le mouvement thermique des particules atomiques a été décrit pour la première fois par le physicien Robert Brown. En observant une petite particule, telle qu’un grain de pollen ou un morceau de poussière au microscope, Brown a remarqué que la particule semblait être dans un état constant de mouvement ou d’agitation. Le mouvement des atomes autour d’une petite particule provoque la collision des atomes. Cela fait que la plus grosse particule se déplace de manière aléatoire, tout comme le font les particules atomiques. Ce type de mouvement est appelé mouvement brownien.
Le mouvement thermique est étudié par la thermodynamique, qui possède un ensemble de lois qui régissent le mouvement aléatoire des particules. La première loi stipule que la matière et l’énergie sont toujours conservées. Le second, assez paradoxalement, affirme qu’un retour à un état énergétique antérieur est impossible car une partie de l’énergie s’échappe du système et ne peut plus jamais être utilisée. Le troisième stipule que le zéro absolu ne peut pas être atteint. En termes simples, ces lois signifient que le mouvement est un mouvement aléatoire qui ne se termine jamais et change toujours.