Il movimento termico si riferisce ai movimenti casuali di molecole, atomi, elettroni o altre particelle subatomiche. A differenza del mondo visibile che ci circonda, il mondo atomico è in uno stato di movimento costante a tutte le temperature sopra lo zero assoluto. Il moto termico delle particelle aumenta con la temperatura di quelle particelle ed è governato dalle leggi della termodinamica.
Lo studio del moto termico è lo studio del moto casuale delle particelle. Molecole, atomi e particelle subatomiche non si comportano in modo prevedibile. A differenza del mondo che vediamo, questi minuscoli pezzi di materia sono quasi sempre in costante movimento e non seguono le stesse regole dei corpi più grandi che compongono. Gli elettroni, per esempio, esistono negli orbitali attorno al nucleo di un atomo. Sebbene la posizione e il movimento esatti di un elettrone non possano essere determinati, è probabile che si spostino all’interno di un certo spazio, noto come orbitale.
Le particelle atomiche rimangono in movimento costante a tutte le temperature sopra lo zero assoluto. Lo zero assoluto, chiamato anche 0 gradi Kelvin, è pari a -459.67°F (-273.15°C). Questa è la temperatura più bassa che esiste perché corrisponde alla temperatura alla quale le particelle atomiche cessano di muoversi.
Il movimento termico di una particella è correlato alla temperatura di quella particella. Le particelle a temperature più elevate mostrano un movimento maggiore rispetto a quelle a temperature più basse. Questo è vero per le particelle in qualsiasi stato della materia, inclusi gas, liquidi, solidi e plasma. Sebbene gli atomi in un solido siano più vicini degli atomi in un liquido o in un gas, c’è ancora spazio per gli atomi che si muovono.
Il movimento termico delle particelle atomiche è stato descritto per la prima volta dal fisico Robert Brown. Osservando una piccola particella, come un granello di polline o un pezzo di polvere al microscopio, Brown notò che la particella sembrava essere in uno stato costante di movimento o agitazione. Il movimento degli atomi attorno a una piccola particella fa sì che gli atomi urtino contro di essa. Questo fa muovere la particella più grande in modo casuale, proprio come fanno le particelle atomiche. Questo tipo di moto è detto moto browniano.
Il movimento termico viene studiato attraverso la termodinamica, che ha un insieme di leggi che governano il movimento casuale delle particelle. La prima legge afferma che materia ed energia si conservano sempre. Il secondo, un po’ paradossalmente, afferma che un ritorno a uno stato energetico precedente è impossibile perché una parte dell’energia fuoriesce dal sistema e non può più essere utilizzata. Il terzo afferma che lo zero assoluto non può essere raggiunto. In poche parole, queste leggi significano che il movimento è un movimento casuale che non finisce mai e cambia sempre.