Gerakan termal mengacu pada gerakan acak molekul, atom, elektron atau partikel subatomik lainnya. Tidak seperti dunia yang terlihat di sekitar kita, dunia atom berada dalam keadaan gerak yang konstan pada semua suhu di atas nol mutlak. Gerak termal partikel naik dengan suhu partikel tersebut dan diatur oleh hukum termodinamika.
Studi tentang gerak termal adalah studi tentang gerakan acak partikel. Molekul, atom, dan partikel subatom tidak berperilaku dengan cara yang dapat diprediksi. Tidak seperti dunia yang kita lihat, potongan-potongan kecil materi ini hampir selalu bergerak konstan dan tidak mengikuti aturan yang sama seperti benda-benda yang lebih besar yang mereka buat. Elektron, misalnya, ada di orbital di sekitar inti atom. Meskipun lokasi dan gerakan elektron yang tepat tidak dapat ditentukan, ada kemungkinan bahwa mereka akan bergerak dalam ruang tertentu, yang dikenal sebagai orbital.
Partikel atom tetap bergerak konstan pada semua suhu di atas nol mutlak. Nol mutlak, juga disebut 0 derajat Kelvin, sama dengan -459.67°F (-273.15°C). Ini adalah suhu terendah yang ada karena sesuai dengan suhu di mana partikel atom berhenti bergerak.
Pergerakan termal suatu partikel berhubungan dengan suhu partikel tersebut. Partikel pada suhu yang lebih tinggi menunjukkan gerakan yang lebih besar daripada pada suhu yang lebih rendah. Ini berlaku untuk partikel dalam keadaan materi apa pun, termasuk gas, cair, padat, dan plasma. Meskipun atom-atom dalam padatan lebih dekat satu sama lain daripada atom-atom dalam cairan atau gas, masih ada ruang bagi atom-atom untuk bergerak.
Gerak termal partikel atom pertama kali dijelaskan oleh fisikawan Robert Brown. Ketika melihat partikel kecil, seperti sebutir serbuk sari atau sepotong debu di bawah mikroskop, Brown memperhatikan bahwa partikel tersebut tampaknya berada dalam keadaan gerak atau agitasi yang konstan. Gerakan atom di sekitar partikel kecil menyebabkan atom menabraknya. Ini membuat partikel yang lebih besar bergerak secara acak, seperti yang dilakukan partikel atom. Jenis gerak ini disebut sebagai gerak Brown.
Gerak termal dipelajari melalui termodinamika, yang memiliki seperangkat hukum yang mengatur pergerakan acak partikel. Hukum pertama menyatakan bahwa materi dan energi selalu kekal. Yang kedua, agak paradoks, menyatakan bahwa kembali ke keadaan energi sebelumnya tidak mungkin karena beberapa energi keluar dari sistem dan tidak pernah dapat digunakan lagi. Yang ketiga menyatakan bahwa nol mutlak tidak dapat dicapai. Sederhananya, hukum-hukum ini berarti gerak adalah gerak acak yang tidak pernah berakhir dan selalu berubah.