Vi vet att naturen är uppbyggd av molekyler. I gaser och vätskor kan molekylerna röra sig fritt om varandra. Men det är förhållandevis ny kunskap. År #1827 # gjorde den skotske botanikern Robert Brown #(1773-1858) # en upptäckt som kunde ha bekräftat molekylhypotesen. Brown lade lite pollen i vatten. Han lade sedan en droppe mellan två glasskivor och tittade på denna i ett mikroskop. Till sin stora förvåning såg han att pollenkornen inte låg stilla, utan vaggade fram och tillbaka. Först #80 # år senare insåg man att det var för att pollenkornen bombarderades av vattenmolekyler. Partiklar små som pollenkorn märker att omgivningen inte är kontinuerlig utan består av molekyler i häftig rörelse.

#7.15# Försök som visar brownsk rörelse i luft.

Vi kan göra ett motsvarande försök med en gas som det finns små partiklar i. Se figur #7.15. # Vi tänder en veke på så sätt att den ger rök. Sedan placerar vi veken i en glasbehållare och sänder en ljusstråle genom den. När vi tittar på röken i ett mikroskop ser vi att rökpartiklarna rör sig oregelbundet hit och dit. Det tolkar vi som ett resultat av häftiga kollisioner med de pyttesmå molekylerna i luften. Se även figur #7.16.#

#7.16# Molekylrörelser i luften. Molekylerna är i brownsk rörelse, eller slumpvandring. Vi märker resultatet av brownsk rörelse när doften från en nyskalad apelsin, det vill säga molekyler från apelsinen, sprider sig i ett rum. Doftmolekylerna har rest långt, men färdats kort väg när de träffar din näsa. Luftmolekyler som har en hastighet runt #500 # m/s, kolliderar och byter riktning ca #10# ^#9#  gånger per sekund. De rör sig bara #10# ^#-5#  mm mellan varje kollision.

Vår mikroskopiska modell berättar alltså för oss att alla ämnen är uppbyggda av små partiklar som alltid är i rörelse. I en gas rör sig molekylerna i alla riktningar och kolliderar med varandra och med väggarna i gasbehållaren. Vid kollisionerna ändrar molekylerna fart och riktning hela tiden. Vissa har hög hastighet, andra har lägre. Det visar sig att temperaturen i gasen beror på den genomsnittliga kinetiska energin hos gasmolekylerna.

Temperaturen i ett ämne bestäms alltid av den kinetiska energin hos molekylerna, men sambandet är mera komplicerat för vätskor och fasta ämnen än för gaser.

Temperaturmodell för en ideal gas

Fetstil

I formeln #{W_{\text{k}}} = \frac{3}{2}kT# står W_k inte för den kinetiska energin hos en enskild gasmolekyl, utan för medelvärdet av den kinetiska energin för en stor mängd molekyler. Temperaturen i en gas är alltså en kollektiv egenskap hos många molekyler. Det är meningslöst att säga att en enskild molekyl har temperatur.

#7.17# En stilla sommardag, men du är omgiven av ett kaos av kollisioner mellan molekyler i hög fart!