Oto zdjęcie i równanie, które może dodać do komentarza LordStrykera. Cząsteczki wibrują, ponieważ mają energię. Najpierw równanie, jako $ T \ do 0 $ (zero absolutne), pierwszy człon zniknie, ale cząsteczka nadal będzie miała energię daną przez $ h \ nu / 2 $. Więc nawet przy zera absolutnego cząsteczka będzie miała pewną energię wibracyjną, nazywaną to „energią punktu zerowego”. Parabola (reprezentująca na przykład studnię wodoru, w której dwa atomy wodoru „wpadną”, gdy się połączą i staną się stabilną cząsteczką wodoru) daje obrazowe przedstawienie tego, dlaczego tak musi być - poziomy energii są kwantowane. Nawet najniższy poziom znajduje się powyżej dna paraboli, więc nawet na najniższym poziomie energii przy zera absolutnym atom lub cząsteczka nadal będą miały niezerową energię, która spowoduje wibracje.

$ \ Displaystyle \ varepsilon = \ Frac {h \ nu} {\ mathrm e ^ {h \ nu / kT} - 1} + \ frac {h \ nu} {2} $

Cząsteczki mają energię punktu zerowego w wyniku zasady nieoznaczoności Heisenberga, która nakazuje, że nie jest możliwe jednoczesne poznanie położenia i pędu cząstki, w tym przypadku kwantu wibracyjnego. Energia punktu zerowego, $ h \ nu / 2 $, to minimalna energia potrzebna do zaspokojenia niepewności.

W przeciwieństwie do tego, ruch obrotowy może mieć zerową energię, tj. cząsteczka nie obraca się, ale wtedy nie można wiedzieć, w którym kierunku jest skierowana cząsteczka. Gdy tylko zacznie się obracać, jego orientacja przestrzenna jest ograniczona tylko do pewnych wartości; znowu niepewność to ogranicza.

Cząsteczki wibrują z powodu ciepła. Albo możemy powiedzieć na odwrót: ciepło jest spowodowane wibracją cząsteczek. Jeśli zignorujemy kwantowe rzeczy (cząsteczki wibrują nawet przy zerowym kelwinie), to głównym powodem wibracji jest to, że jest ciepło. A powodem, dla którego dana cząsteczka wibruje, jest to, że nieustannie wpada na wszystkie inne cząsteczki wokół siebie. Im więcej wibracji, tym cieplej.

W gazie molekularnym cząsteczki uderzają o siebie dużo , co zapewnia, że ​​energia, którą mają, jest dobrze rozłożona między cząsteczkami (w gaz większość energii cieplnej jest związana w ruchu kinetycznym cząsteczek lub atomów, ale w przypadku cząsteczek część z niej będzie rozłożona w postaci wibracji, a ciągłe zderzanie się ze sobą zapewni, że energia jest dobrze rozłożona. p>

Ciało stałe lub ciecze są podobne, ale duża część energii jest rozprowadzana do tych modeli wibracyjnych. Ciała stałe, w których atomy lub cząsteczki w nich z definicji nie mają energii kinetycznej (to znaczy są zablokowane we względnym miejscu, co jest mniej więcej definicją ciała stałego), większość energii jest również związana w wibracjach atomów / cząsteczek wibrujących wokół ich położenia w ciele stałym lub przez rozciągające wibracje wiązań wewnątrz cząsteczek. Cząsteczki w stałej interakcji ze sobą (jeśli sąsiednia cząsteczka silnie wibruje, odzyskasz część tej energii, ponieważ jesteś blisko i wchodzisz w interakcję z tym sąsiadem).

Na przykład, podgrzej jeden koniec pręta metalu, a atomy zaczną wibrować silniej. Ale te wibracje podniecają atomy w pobliżu gorącego końca i również zaczynają wibrować silniej. Oni z kolei robią to samo, dopóki cały pasek nie jest cieplejszy, a wszystkie atomy wibrują bardziej energicznie.

Przyjrzyjmy się fizyce teoretycznej.

Dopóki jest trochę energii, elektrony i inne bity subatomowe będą się przemieszczać losowo. Ta przypadkowość spowoduje drobne fluktuacje w rozkładzie energii / masy wewnątrz atomu, powodując wibracje, które mogą być przenoszone na sąsiednie atomy.

Fluktuacje spowodują również fluktuacje w rozkładzie ładunku wewnątrz atomu, co może wpływać na stan sąsiednich atomów, ponownie powodując wibracje i obroty.

Wkrótce pętla sprzężenia zwrotnego może teoretycznie powstają między sąsiednimi atomami, przez co ruchy sąsiedztwa atomów mogą wydawać się przypadkowe dla makroobserwatora, ale są dość deterministyczne na poziomie subcząstek.

Nie mam na to dowodów z eksperymentalnego punktu widzenia, ale biorąc pod uwagę moje rozumienie tematu jako inżyniera energii, ma to dla mnie sens. Pozdrawiam