¿Por qué se agitan los átomos?

No lo hacen, si están solos. Los átomos se agitan solo porque chocan con otros átomos. Si están empaquetados en una conformación rígida, como en un cristal, todo lo que pueden hacer es sacudirse. Si están embalados sin apretar, como en un gas, son más “meandros” que “sacudidos”.

¿Por qué no se sientan allí? Porque constantemente están siendo bombardeados con energía. No importa a dónde vayas en el universo, hay al menos alguna fuente de energía. Aquí en la tierra, las cosas están a temperatura ambiente, que es otra forma de decir que todos los átomos tienen una cierta cantidad de energía, en promedio. Incluso en el espacio, hay una cierta cantidad de energía proveniente del fondo cósmico de microondas. Es pequeño, y el átomo volverá a irradiar esa energía tan pronto como la reciba, pero eso significa que el átomo no puede permanecer perfectamente quieto.

Puede tratar de aislarlo realmente, en ese momento, la mecánica cuántica se hace cargo y puede lidiar con el hecho de que no puede tener un “momento exactamente cero” debido al Principio de incertidumbre de Heisenberg. Pero incluso en respuestas puramente clásicas, para todas las circunstancias, excepto las más extravagantes, solo el hecho de que todo el mundo está a una temperatura diferente de cero, por lo que todo se está moviendo. Y si no puede moverse lejos sin ser rebotado, se agita.

La respuesta de Joshua es correcta. Permítanme agregar un par de puntos.

En la Tierra, a temperatura ambiente, todas las moléculas tienen algo de energía cinética. Es decir, se están moviendo, a cierta velocidad, en alguna dirección. Una molécula sigue moviéndose a la misma velocidad, en la misma dirección, hasta que una fuerza actúa sobre ella. (Esa es la segunda ley del movimiento de Newton). Por lo general, como dijo Joshua, la fuerza que causa un cambio en la velocidad y / o dirección es la colisión con otra molécula. Cuando las moléculas están muy juntas, el camino libre medio (la distancia que se mueve una molécula antes de una colisión) es de solo milésimas de milímetro. Todas las moléculas están golpeando a otras moléculas, por lo que todo el conjunto se ‘sacude’.

Los átomos en un sólido también están siempre en movimiento. Los átomos individuales no se mueven lo suficiente como para golpear a sus vecinos. Pero hay fuerzas entre cada átomo y sus vecinos. Estas fuerzas ‘hacen rebotar’ un átomo hacia su posición original cuando se aleja un poco de su posición de equilibrio.

A temperatura ambiente en la Tierra, los átomos y las moléculas tienen bastante energía cinética. Eso proviene fundamentalmente de toda la energía que obtenemos del sol. Los fotones del sol se absorben y se convierten en energía cinética, todos los días. Donde está Plutón, se absorben muy pocos fotones. La “temperatura ambiente” es muy baja. La mayoría de las moléculas tienen tan poca energía cinética que están en estado sólido, congelado.

causa de entropía: perder energía en nuestro espacio y obtener energía del campo cuántico.