Взаимодействие молекул является определяющим фактором того, в каком состоянии будет находиться вещество - твердом, жидком или газообразном. Но не менее важным является то, что молекулы в любом состоянии находятся в непрерывном, хаотическом движении. Это движение называется тепловым.
Каким же образом происходит этот вид движения в различных состояниях вещества. Самое интересное происходит в газах.
Рассмотрим воздух. К примеру, в одном кубическом сантиметре воздуха находится 25 миллиардов миллиардов молекул (кому интересно - это восемнадцать нулей). Соответственно, поделив этот объем на количество молекул можно на каждую молекулу выделить кубик со стороной 35 ангстрем (3,5*10^-7 см). Но размеры молекул намного меньше предоставленного им объема. У молекулы кислорода свой собственный размер - 4 ангстрема. Это означает, что среднее расстояние между молекулами в 10 раз больше самих молекул.
Как представить себе такое расположение молекул в газе? Вообразите площадку в один квадратный метр, и мысленно бросьте на нее 100 десятикопеечных монет. Вот приблизительно также редко будут расположены молекулы внутри газа. При такой свободе молекулы движутся быстро и имеют достаточно большую длину свободного пробега.
Если бы удалось проследить за одной молекулой, то мы бы увидели что она куда-то движется, неминуемо соударяется с другой молекулой, они разлетаются как мячи или шары. При этом меняется траектория, может увеличиться или уменьшится скорость. А тут раз - и еще удар. Удары следуют со всех сторон: слева, справа, сверху, снизу, спереди и сзади.
Какой же путь может пройти молекула в газе без столкновения? Это зависит от размеров молекулы и плотности газа. Так, ля молекулы водорода при нормальных условиях - это будет 1100 ангстрем, для молекулы кислорода - 500 ангстрем (размер молекулы - 4 ангстрема). Если перевести в привычные нам масштабы, то это будет 10 метров пробега для биллиардного шара.
Что же в жидкостях и твердых телах? Можно сказать, что в жидкостях молекулы топчутся на месте, сталкиваясь с соседями, и лишь изредка ( по сравнению с газами), меняя свое местоположение. Даже в такой "подвижной" жидкости, как вода, молекула переместится на 4 ангстрема за то же время, что в газе на 700 ангстрем. А в твердых телах молекулы лишь совершаю колебания около своего положения, согласно своим степеням свободы, но не могут поменять свое место, что как раз и определяет сохранение формы.
Вакуум. В разреженных условиях длина свободного пробега молекулы ограничена лишь стенками сосуда, в котором находится газ. Длина свободного пробега обратно пропорциональна плотности, поэтому если уменьшить атмосферное давление в 10 миллионов раз, то длина пробега составит 50 сантиметров, значит в сосуде меньшего размера молекула будет перемещаться прямыми зигзагами от стенки до стенки.
Межпланетное пространство тоже не является абсолютно пустым. Основное вещество в нем - атомарный водород. Условия космоса можно представить себе следующей аналогией: если увеличить атом до размеры горошины и поместить ее в Москву, то ближайший соседний атом окажется в Туле.
