Lämpöliikkeellä tarkoitetaan molekyylien, atomien, elektronien tai muiden subatomisten hiukkasten satunnaisia liikkeitä. Toisin kuin ympärillämme näkyvä maailma, atomimaailma on jatkuvassa liikkeessä kaikissa absoluuttisen nollan yläpuolella olevissa lämpötiloissa. Hiukkasten lämpöliike nousee näiden hiukkasten lämpötilan mukana ja sitä säätelevät termodynamiikan lait.
Lämpöliikkeen tutkimus on hiukkasten satunnaisen liikkeen tutkimus. Molekyylit, atomit ja subatomiset hiukkaset eivät käyttäydy ennustettavasti. Toisin kuin maailma, jota näemme, nämä pienet ainepalat ovat lähes aina jatkuvassa liikkeessä eivätkä noudata samoja sääntöjä kuin suuret kappaleet, joita ne muodostavat. Esimerkiksi elektronit ovat radalla atomin ytimen ympärillä. Vaikka elektronin tarkkaa sijaintia ja liikettä ei voida määrittää, on todennäköistä, että ne liikkuvat tietyssä tilassa, joka tunnetaan kiertoradalla.
Atomihiukkaset pysyvät jatkuvassa liikkeessä kaikissa absoluuttisen nollan yläpuolella olevissa lämpötiloissa. Absoluuttinen nolla, jota kutsutaan myös 0 celsiusasteeksi, on -459.67 ° C (-273.15 ° F). Tämä on alin lämpötila, joka on olemassa, koska se vastaa lämpötilaa, jossa atomipartikkelit lakkaavat liikkumasta.
Hiukkasen lämpöliike liittyy hiukkasen lämpötilaan. Hiukkaset korkeammissa lämpötiloissa osoittavat enemmän liikettä kuin matalissa lämpötiloissa. Tämä koskee hiukkasia missä tahansa olomuodossa, mukaan lukien kaasu, neste, kiinteä aine ja plasma. Vaikka kiinteän aineen atomit ovat lähempänä toisiaan kuin nesteen tai kaasun atomit, atomien liikkumiselle on vielä tilaa.
Atomihiukkasten lämpöliikettä kuvasi ensin fyysikko Robert Brown. Tarkastellessaan pieniä hiukkasia, kuten siitepölyä tai pölypalaa mikroskoopilla, Brown huomasi, että hiukkanen näytti olevan jatkuvassa liikkeessä tai levossa. Atomien liike pienen hiukkasen ympärillä saa atomit törmäämään siihen. Tämä saa suuremman hiukkasen liikkumaan satunnaisesti, aivan kuten atomipartikkelit. Tämän tyyppistä liikettä kutsutaan Brownin liikkeeksi.
Lämpöliikettä tutkitaan termodynamiikan avulla, jolla on joukko lakeja, jotka säätelevät hiukkasten satunnaista liikettä. Ensimmäinen laki sanoo, että aine ja energia säilytetään aina. Toinen, jossain määrin paradoksaalisesti, toteaa, että paluu edelliseen energiatilaan on mahdotonta, koska osa energiasta karkaa järjestelmästä eikä sitä voida enää koskaan käyttää. Kolmas toteaa, että absoluuttista nollaa ei voida saavuttaa. Yksinkertaisesti sanottuna nämä lait tarkoittavat, että liike on satunnainen liike, joka ei koskaan lopu ja muuttuu aina.