Mouvement aléatoire des particules dû à leur énergie thermique, qui peut perturber les arrangements précis.L'agitation thermique est le mouvement constant et aléatoire des particules—atomes, molécules, ou même électrons—qui provient de leur énergie thermique. À toute température au-dessus du zéro absolu, les particules possèdent de l'énergie cinétique, et cette énergie se manifeste par un mouvement incessant et chaotique. Dans les solides, cette agitation se traduit par des vibrations autour de positions fixes du réseau ; dans les liquides et les gaz, elle se transforme en mouvement libre et erratique. L'ampleur de cette agitation est directement proportionnelle à la température : les systèmes plus chauds présentent des fluctuations plus vigoureuses et de plus grande amplitude.
Le concept a émergé au milieu du XIXe siècle avec le développement de la théorie cinétique, notamment grâce aux travaux de James Clerk Maxwell et Ludwig Boltzmann, qui ont relié la température au mouvement moléculaire.
Le mécanisme repose sur le théorème d'équipartition de la mécanique statistique. Chaque degré de liberté d'une particule (translation, rotation, vibration) porte une énergie moyenne de (1/2)kT, où k est la constante de Boltzmann et T la température absolue. Cette énergie est à l'origine du mouvement aléatoire. Comme ce mouvement est stochastique, il perturbe constamment tout arrangement ordonné—par exemple, il empêche les atomes d'un cristal de rester parfaitement immobiles, et il provoque la diffusion et le mélange des molécules dans un fluide.
L'agitation thermique est un facteur clé en ingénierie de précision et en électronique, où elle limite la stabilité des horloges atomiques, provoque du bruit dans les signaux électriques, et fixe la limite de résolution fondamentale des microscopes à sonde locale.
À température ambiante, un atome typique dans un solide vibre autour de sa position d'équilibre avec une fréquence d'environ 10^13 fois par seconde, se déplaçant d'une distance d'environ un dixième d'angström.
