The invisible motion of still objects - Ran Tivony

Traducteur: Andrew Livera Relecteur: Anaë François

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

La plupart des objets inanimés paraissent parfaitement immobiles.

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

Mais si vous regardez leur structure atomique,

and you'll see a world in constant flux.

vous verrez que le monde est soumis à un flux constant

Stretching,

d'extensions,

contracting,

de contractions,

springing,

de rebonds,

jittering,

drifting atoms everywhere.

de tremblements

et de dérivations d'atomes, partout.

Même si ce mouvement peut sembler chaotique, il n'est pas aléatoire.

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

Atoms that are bonded together,

Les atomes qui sont liés entre eux,

and that describes almost all substances,

composant presque toute la matière,

move according to a set of principles.

bougent selon un ensemble de principes.

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

Par exemple, prenez les molécules, des atomes avec des liaisons covalentes.

There are three basic ways molecules can move:

À la base, les molécules peuvent bouger de 3 façons :

rotation,

par rotation,

translation,

par translation,

and vibration.

ou par vibration.

Rotation and translation move a molecule in space

La rotation et la translation déplacent une molécule dans l'espace

while its atoms stay the same distance apart.

mais la distance entre ses atomes reste la même

Vibration, on the other hand, changes those distances,

La vibration, au contraire, change ces distances

actually altering the molecule's shape.

et modifie la forme de la molécule.

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

Pour chaque molécule, on peut compter le nombre de façons qu'elle a de bouger.

That corresponds to its degrees of freedom,

Cela correspond à son degré de liberté,

which in the context of mechanics

ce qui, dans un contexte mécanique,

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

correspond au nombre de variables à prendre en compte

to understand the full system.

pour comprendre le système en entier.

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

Un espace tridimensionnel est défini par des axes x, y et z.

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

La translation permet aux molécules de bouger sur tous ces axes.

That's three degrees of freedom.

Ce qui donne trois degrés de liberté.

It can also rotate around any of these three axes.

Elle peut aussi faire des rotations autour de ces 3 axes.

That's three more,

Ce qui fait 3 de plus,

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

sauf si la molécule est linéaire, comme le dioxyde de carbone.

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

Ici, une des rotations se contente de faire pivoter la molécule sur son axe,

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

ce qui ne compte pas, les atomes restant dans la même position.

Vibration is where it gets a bit tricky.

C'est avec la vibration que ça se corse.

Let's take a simple molecule, like hydrogen.

Prenez une molécule simple, comme l'hydrogène.

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

La longueur de la liaison entre les deux atomes varie en permanence

as if the atoms were connected by a spring.

comme s'ils étaient reliés par un ressort.

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

Ce changement de distance est minuscule, moins d'un milliardième de mètre.

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

Plus une molécule a d'atomes liés, plus elle a de modes vibratoires.

For example, a water molecule has three atoms:

Par exemple, une molécule d'eau compte trois atomes :

one oxygen and two hydrogens, and two bonds.

un d'oxygène et deux d'hydrogène, avec deux liaisons.

That gives it three modes of vibration:

Ce qui donne trois modes de vibration :

symmetric stretching,

extension symétrique,

asymmetric stretching,

extension asymétrique,

and bending.

et flexion.

More complicated molecules have even fancier vibrational modes,

Les molécules plus complexes ont des modes vibratoires encore plus étonnants,

like rocking,

comme le balancement,

wagging,

le frétillement,

and twisting.

ou l'enroulement.

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

À partir du nombre d'atomes d'une molécule on peut compter ses modes vibratoires.

Start with the total degrees of freedom,

Commencez par le total des degrés de liberté,

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

qui est le nombre d'atomes de la molécule fois 3,

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

puisque chaque atome peut bouger dans trois directions différentes.

Three of the total correspond to translation

Dans ce total, 3 correspondent à la translation,

when all the atoms are going in the same direction.

quand tous les atomes vont dans la même direction.

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

Et 3, ou 2 pour les molécules linéaires correspondent aux rotations.

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

Et le reste, 3N-6 ou 3N-5 pour les molécules linéaires,

are vibrations.

sont les vibrations.

So what's causing all this motion?

Qu'est-ce qui cause tout ce mouvement ?

Molecules move because they absorb energy from their surroundings,

Les molécules bougent car elles absorbent l'énergie autour d'elles,

mainly in the form of heat or electromagnetic radiation.

principalement sous forme de chaleur ou de radiation électromagnétique.

When this energy gets transferred to the molecules,

Quand cette énergie est transférée aux molécules,

they vibrate,

elles vibrent,

rotate,

pivotent,

or translate faster.

ou se déplacent plus vite.

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

L'énergie cinétique des molécules et des atomes

croît avec la rapidité du mouvement.

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

Cela se traduit par une hausse de température et d'énergie thermique.

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

C'est le procédé utilisé par votre four micro-ondes pour chauffer vos aliments.

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

Le four émet des radiations micro-ondes qui sont absorbées par les molécules,

especially those of water.

en particulier celles qui composent l'eau.

They move around faster and faster,

Elles s'agitent de plus en plus vite,

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

et s'entrechoquent, augmentant la chaleur de l'aliment et l'énergie thermique.

The greenhouse effect is another example.

L'effet de serre en est un autre exemple.

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

Certains rayons solaires atteignant la surface de la Terre

is reflected back to the atmosphere.

sont renvoyés dans l'atmosphère.

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

Les gaz à effet de serre comme la vapeur et le dioxyde de carbone

absorbent cette radiation et accélèrent.

and speed up.

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

Ces molécules plus chaudes et rapides lâchent des infrarouges dans tous les sens

including back to Earth, warming it.

y compris vers la Terre, qui se réchauffe.

Does all this molecular motion ever stop?

Tout ce mouvement moléculaire peut-il s'arrêter ?

You might think that would happen at absolute zero,

On pourrait croire que c'est le cas au zéro absolu,

the coldest possible temperature.

la température la plus froide possible.

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

Personne n'a réussi à refroidir quoi que ce soit à ce point,

but even if we could,

mais même si on le pouvait,

molecules would still move due to a quantum mechanical principle

les molécules bougeraient encore, à cause du principe de mécanique quantique

called zero-point energy.

nommé l'énergie du point zéro.

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

Autrement dit, tout est en mouvement depuis le début de l'univers

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

et le sera encore bien, bien longtemps après notre disparition.