Come è noto ogni corpo è costituito da particelle (atomi, ioni, molecole) che si muovono incessantemente. Alla velocità di ogni particella, come del resto alla velocità di qualunque corpo, è associata una forma di energia detta energia cinetica.

La somma dell’energia cinetica di tutte le particelle di un sistema costituisce una forma di energia della materia chiamata energia termica.

Come la massa e il volume, anche l’energia termica è una grandezza estensiva, cioè è una proprietà che dipende dalla quantità di materia.

Anche se l’energia cinetica delle singole particelle può aumentare o diminuire continuamente a causa degli urti tra esse, l’energia cinetica complessiva delle numerosissime particelle che costituiscono un sistema, cioè la sua energia termica, non cambia, se la temperatura resta costante.

Al contrario, a un aumento della temperatura corrisponde un aumento della velocità media delle particelle e quindi un aumento del patrimonio di energia termica del sistema (figura ►4).

Vediamo ora in particolare i diversi tipi di movimento che le particelle possono compiere:

• moti di traslazione: questi movimenti determinano lo spostamento di una particella da un punto a un altro, cioè fanno cambiare la sua posizione rispetto alle altre;
• moti di rotazione: questi movimenti fanno sì che l’intera particella (o uno dei suoi atomi) ruoti su se stessa;
• moti di vibrazione: questi movimenti modificano la distanza tra due atomi; nella figura ►5 sono rappresentati due diversi tipi di moto di vibrazione: il moto di stiramento e il moto di piegamento.

Naturalmente le particelle costituite da un solo atomo possono avere soltanto moti di traslazione e di rotazione; se invece le particelle sono formate da tre o più atomi possono manifestarsi tutti i tipi di movimento che abbiamo descritto. Occorre infine tener presente che i tipi di moto delle particelle dipendono anche dal loro grado di libertà che dipende principalmente dallo stato di aggregazione del sistema: nei solidi, per esempio, i legami sono così forti da impedire i moti di traslazione.

Nel capitolo 1, studiando la disposizione degli elettroni attorno al nucleo, abbiamo sottolineato un aspetto importante connesso all’energia, cioè che essa è quantizzata. Questo significa, per esempio, che l’energia associata al moto di vibrazione dei due atomi che costituiscono la molecola di idrogeno non varia con continuità, ma può assumere solo determinati valori. Altrettanto si può dire per l’energia associata ai moti di traslazione e di rotazione di questa molecola e in generale di tutte le particelle.