Γιατί τα σωματίδια είναι μια στερεά διαρκή κίνηση;

Τα σωματίδια σε ένα στερεό είναι σε αέναη κίνηση, παρόλο που φαίνεται να είναι ακίνητα. Αυτό οφείλεται στη κβαντική μηχανική . Εδώ είναι γιατί:

1. Ενέργεια μηδενικού σημείου:

Ακόμη και στο απόλυτο μηδέν, η χαμηλότερη δυνατή θερμοκρασία, τα σωματίδια εξακολουθούν να διαθέτουν ελάχιστη ποσότητα ενέργειας που ονομάζεται ενέργεια μηδενικού σημείου. Αυτή η ενέργεια προκαλεί τα σωματίδια να δονείται, ακόμη και αν είναι παγωμένα στη θέση τους.

2. Αρχή αβεβαιότητας Heisenberg:

Αυτή η αρχή δηλώνει ότι είναι αδύνατο να γνωρίζουμε τόσο τη θέση όσο και την ορμή ενός σωματιδίου με απόλυτη βεβαιότητα. Αν γνωρίζουμε τη θέση ενός σωματιδίου σε ένα στερεό (το οποίο κάνουμε, αφού είναι σταθεροποιημένα σε ένα πλέγμα), δεν μπορούμε να γνωρίζουμε τη δυναμική του. Αυτό σημαίνει ότι τα σωματίδια κινούνται συνεχώς, ακόμα και αν είναι μόνο μικροσκοπικές δονήσεις.

3. Θερμική ενέργεια:

Σε θερμοκρασίες πάνω από το απόλυτο μηδέν, τα στερεά κερδίζουν θερμική ενέργεια. Αυτή η ενέργεια αυξάνει το εύρος των δονήσεων των σωματιδίων, καθιστώντας τους να κινούνται πιο έντονα.

4. Δονήσεις πλέγματος:

Τα σωματίδια σε ένα στερεό είναι διατεταγμένα σε ένα κανονικό, επαναλαμβανόμενο μοτίβο που ονομάζεται πλέγμα. Αυτά τα σωματίδια συγκρατούνται από ισχυρές δυνάμεις, αλλά μπορούν ακόμα να δονείται μέσα στο πλέγμα. Αυτές οι δονήσεις ονομάζονται φωνόνια και συμβάλλουν στη συνολική ενέργεια του στερεού.

5. Συλλογική κίνηση:

Ενώ τα μεμονωμένα σωματίδια δονείται, το πλέγμα στο σύνολό του μπορεί επίσης να παρουσιάσει συλλογική κίνηση. Αυτό μπορεί να φανεί σε φαινόμενα σαν ηχητικά κύματα, όπου οι δονήσεις διαδίδονται μέσω του πλέγματος.

Είναι σημαντικό να σημειώσετε:

* Η κίνηση των σωματιδίων σε ένα στερεό δεν είναι όπως η ελεύθερη κίνηση των σωματιδίων σε ένα αέριο ή υγρό. Είναι περισσότερο σαν μια κίνηση jiggling ή τρέμερας.

* Το εύρος των δονήσεων είναι πολύ μικρό, αλλά εξακολουθεί να είναι αρκετά σημαντικό για να επηρεάσει τις ιδιότητες του στερεού.

Συμπερασματικά, τα σωματίδια σε ένα στερεό είναι σε διαρκή κίνηση λόγω ενός συνδυασμού κβαντικών μηχανικών επιδράσεων και θερμικής ενέργειας. Αυτή η κίνηση είναι θεμελιώδης για τη συμπεριφορά και τις ιδιότητες των στερεών.