Thermische Bewegung bezieht sich auf die zufälligen Bewegungen von Molekülen, Atomen, Elektronen oder anderen subatomaren Teilchen. Anders als die sichtbare Welt um uns herum befindet sich die Atomwelt bei allen Temperaturen über dem absoluten Nullpunkt in ständiger Bewegung. Die thermische Bewegung von Teilchen steigt mit der Temperatur dieser Teilchen und unterliegt den Gesetzen der Thermodynamik.
Das Studium der thermischen Bewegung ist das Studium der zufälligen Bewegung von Teilchen. Moleküle, Atome und subatomare Teilchen verhalten sich nicht vorhersehbar. Im Gegensatz zu der Welt, die wir sehen, sind diese winzigen Materiestücke fast immer in ständiger Bewegung und folgen nicht denselben Regeln wie die größeren Körper, aus denen sie bestehen. Elektronen zum Beispiel existieren in Orbitalen um den Kern eines Atoms. Obwohl die genaue Position und Bewegung eines Elektrons nicht bestimmt werden kann, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass es sich in einem bestimmten Raum, dem sogenannten Orbital, bewegt.
Atomare Teilchen bleiben bei allen Temperaturen über dem absoluten Nullpunkt in ständiger Bewegung. Der absolute Nullpunkt, auch 0 Grad Kelvin genannt, entspricht -459.67°C (-273.15 °F). Dies ist die niedrigste Temperatur, die existiert, weil sie der Temperatur entspricht, bei der sich Atomteilchen nicht mehr bewegen.
Die thermische Bewegung eines Teilchens hängt von der Temperatur dieses Teilchens ab. Partikel bei höheren Temperaturen zeigen eine größere Bewegung als solche bei niedrigeren Temperaturen. Dies gilt für Partikel in jedem Aggregatzustand, einschließlich Gas, Flüssigkeit, Festkörper und Plasma. Obwohl die Atome in einem Festkörper näher beieinander liegen als die Atome in einer Flüssigkeit oder einem Gas, gibt es immer noch Platz für die Bewegung der Atome.
Die thermische Bewegung atomarer Teilchen wurde erstmals von dem Physiker Robert Brown beschrieben. Beim Betrachten eines kleinen Partikels, wie eines Pollenkorns oder eines Staubstücks unter einem Mikroskop, bemerkte Brown, dass sich das Partikel in ständiger Bewegung oder Aufregung zu befinden schien. Die Bewegung der Atome um ein kleines Teilchen führt dazu, dass die Atome darauf stoßen. Dadurch bewegen sich die größeren Teilchen zufällig, genau wie die Atomteilchen. Diese Art von Bewegung wird als Brownsche Bewegung bezeichnet.
Thermische Bewegung wird durch Thermodynamik untersucht, die eine Reihe von Gesetzen hat, die die zufällige Bewegung von Teilchen regeln. Das erste Gesetz besagt, dass Materie und Energie immer erhalten bleiben. Die zweite besagt etwas paradoxerweise, dass eine Rückkehr zu einem früheren Energiezustand unmöglich ist, weil ein Teil der Energie aus dem System entweicht und nie wieder verwendet werden kann. Die dritte besagt, dass der absolute Nullpunkt nicht erreicht werden kann. Einfach ausgedrückt bedeuten diese Gesetze, dass die Bewegung eine zufällige Bewegung ist, die niemals endet und sich immer ändert.