The invisible motion of still objects - Ran Tivony

La invisibilidad de lo inmóvil - Ran Tivony

Traductor: Denise RQ Revisor: Sebastian Betti

Many of the inanimate objects around you probably seem perfectly still.

Muchos de los objetos inanimados que te rodean

quizás parecen completamente inmóviles.

But look deep into the atomic structure of any of them,

Pero mira atentamente la estructura atómica de cualquiera de ellos

and you'll see a world in constant flux.

y verás un mundo en constante cambio.

Stretching,

Átomos con enlaces atómicos que se estiran, se comprimen,

contracting,

springing,

que cambian de órbita, que son inestables

jittering,

drifting atoms everywhere.

o están a la deriva por doquier.

And though that movement may seem chaotic, it's not random.

Y a pesar de que el movimiento puede parecer caótico, no lo es.

Atoms that are bonded together,

Los átomos están unidos entre sí,

and that describes almost all substances,

algo intrínseco para casi todos los elementos

move according to a set of principles.

y se desplazan según un set de principios.

For example, take molecules, atoms held together by covalent bonds.

Por ejemplo, veamos las moléculas con átomos unidos por enlaces covalentes.

There are three basic ways molecules can move:

Hay tres movimientos básicas de las moléculas:

rotation,

rotación, traslación y vibración.

translation,

and vibration.

Rotation and translation move a molecule in space

La rotación y la traslación desplazan una molécula en el espacio

while its atoms stay the same distance apart.

mientras que sus átomos permanecen a la misma distancia.

Vibration, on the other hand, changes those distances,

Sin embargo, la vibración modifica esas distancias,

actually altering the molecule's shape.

de modo que realmente altera la forma de la molécula.

For any molecule, you can count up the number of different ways it can move.

Cualquier molécula tiene un número diferente de maneras de moverse

That corresponds to its degrees of freedom,

que corresponde a sus grados de libertad,

which in the context of mechanics

que en el contexto de la mecánica

basically means the number of variables we need to take into account

básicamente significa el número de variables a tener en cuenta

to understand the full system.

para entender el sistema completo.

Three-dimensional space is defined by x, y, and z axes.

El espacio tridimensional está definido por los tres ejes X, Y, Z.

Translation allows the molecule to move in the direction of any of them.

La traslación permite el movimiento molecular en cualquier dirección.

That's three degrees of freedom.

Es decir, tres grados de libertad.

It can also rotate around any of these three axes.

También puede girar alrededor de cualquiera de estos tres ejes.

That's three more,

Esto añade tres más,

unless it's a linear molecule, like carbon dioxide.

a menos que sea una molécula lineal, como el dióxido de carbono.

There, one of the rotations just spins the molecule around its own axis,

Allí, una de las rotaciones simplemente hace girar

la molécula alrededor de su propio eje,

which doesn't count because it doesn't change the position of the atoms.

lo que no cuenta, ya que la posición de los átomos permanece igual.

Vibration is where it gets a bit tricky.

La vibración es donde todo se complica un poco.

Let's take a simple molecule, like hydrogen.

Tomemos una molécula simple, como el hidrógeno.

The length of the bond that holds the two atoms together is constantly changing

La longitud de enlace atómico está cambiando constantemente

as if the atoms were connected by a spring.

como si fuera que los átomos estén conectados por un resorte.

That change in distance is tiny, less than a billionth of a meter.

Ese cambio es pequeño, menos de una mil millonésima parte de un metro.

The more atoms and bonds a molecule has, the more vibrational modes.

Cuanto más átomos y enlaces moleculares, más maneras de vibración.

For example, a water molecule has three atoms:

Por ejemplo, una molécula de agua tiene tres átomos:

one oxygen and two hydrogens, and two bonds.

un átomo de oxígeno, dos de hidrógeno y dos enlaces.

That gives it three modes of vibration:

Eso le otorga tres modos de vibración:

symmetric stretching,

estiramiento simétrico, asimétrico y flexión.

asymmetric stretching,

and bending.

More complicated molecules have even fancier vibrational modes,

Las moléculas más complejas tienen modos de vibración más elegantes,

like rocking,

como el balanceo, el aleteo y la torsión.

wagging,

and twisting.

If you know how many atoms a molecule has, you can count its vibrational modes.

Si sabes cuántos átomos tiene una molécula,

puedes contar sus modos de vibración.

Start with the total degrees of freedom,

Comienza con el total de sus grados de libertad

which is three times the number of atoms in the molecule.

que es tres veces el número de átomos de la molécula

That's because each atom can move in three different directions.

y se debe a la posibilidad de cada átomo de moverse en 3 direcciones diferentes.

Three of the total correspond to translation

Tres de ellas corresponden al movimiento de traslación

when all the atoms are going in the same direction.

cuando todos los átomos se desplazan en la misma dirección.

And three, or two for linear molecules, correspond to rotations.

Y 3, o 2 para las moléculas lineales, corresponden a las rotaciones.

All the rest, 3N-6 or 3N-5 for linear molecules,

El resto, 3N-6 o 3N-5 para moléculas lineales,

are vibrations.

son vibraciones.

So what's causing all this motion?

Entonces, ¿qué provoca todo este movimiento?

Molecules move because they absorb energy from their surroundings,

Las moléculas se mueven, ya que absorben energía de su entorno,

mainly in the form of heat or electromagnetic radiation.

principalmente en forma de calor o radiación electromagnética.

When this energy gets transferred to the molecules,

Cuando esta energía se transfiere a las moléculas

they vibrate,

estas vibran, giran o se trasladan más rápido.

rotate,

or translate faster.

Faster motion increases the kinetic energy of the molecules and atoms.

Un movimiento más rápido incrementa la energía cinética molecular y atómica.

We define this as an increase in temperature and thermal energy.

Esto representa un aumento en la temperatura y energía térmica

This is the phenomenon your microwave oven uses to heat your food.

y es el fenómeno que usa el horno de microondas para calentar la comida.

The oven emits microwave radiation, which is absorbed by the molecules,

El horno emite radiación de microondas que es absorbida por las moléculas,

especially those of water.

especialmente las de agua,

They move around faster and faster,

que empiezan a moverse cada vez más rápido chocando entre sí

bumping into each other and increasing the food's temperature and thermal energy.

y aumentando la temperatura de la comida y la energía térmica.

The greenhouse effect is another example.

El efecto invernadero es otro ejemplo.

Some of the solar radiation that hits the Earth's surface

Parte de la radiación solar que llega a la superficie terrestre

is reflected back to the atmosphere.

vuelve reflejada a la atmósfera.

Greenhouse gases, like water vapor and carbon dioxide absorb this radiation

Los gases de efecto invernadero, como el vapor y el dióxido de carbono,

absorben esta radiación y se ponen en movimiento.

and speed up.

These hotter, faster-moving molecules emit infrared radiation in all directions,

Estas moléculas, ahora más calientes y rápidas

emiten radiación infrarroja en todas las direcciones,

including back to Earth, warming it.

Incluso en dirección a la Tierra, llevando al calentamiento de la misma.

Does all this molecular motion ever stop?

¿Podemos parar todo este movimiento molecular?

You might think that would happen at absolute zero,

Creerías que si al cero absoluto,

the coldest possible temperature.

la temperatura más baja.

No one's ever managed to cool anything down that much,

Nunca se logró enfriar nada hasta esta temperatura,

but even if we could,

pero incluso si se pudiera,

molecules would still move due to a quantum mechanical principle

las moléculas seguirían en movimiento

debido a un principio mecánico cuántico llamado energía del punto cero.

called zero-point energy.

In other words, everything has been moving since the universe's very first moments,

En otras palabras,

todo lo que ha estado en movimiento desde los albores del universo,

and will keep going long, long after we're gone.

continuará haciéndolo

mucho después de que nos hayamos ido.