The invisible motion of still objects - Ran Tivony

Traduttore: Rossana Cantaffa Revisore: Marco Longhin

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

Gli oggetti inanimati che ti circondano sembrano perfettamente immobili.

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

Ma guarda più a fondo nella loro struttura atomica,

and you'll see a world in constant flux.

e vedrai un mondo in costante movimento.

Stretching,

Atomi che si allungano, si contraggono,

contracting,

springing,

saltano,

jittering,

drifting atoms everywhere.

si agitano

e vanno dovunque, allo sbando.

Anche se il movimento può sembrare caotico, non è casuale.

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

Atoms that are bonded together,

Gli atomi che sono legati assieme,

and that describes almost all substances,

e questo è vero per quasi tutte le sostanze,

move according to a set of principles.

si muovono seguendo dei principi.

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

Per esempio, prendi le molecole, atomi tenuti insieme da legami covalenti.

There are three basic ways molecules can move:

Le molecole si possono muovere in tre modi fondamentali:

rotation,

rotazione,

translation,

traslazione

and vibration.

e vibrazione.

Rotation and translation move a molecule in space

La rotazione e la traslazione muovono le molecole nello spazio

while its atoms stay the same distance apart.

mentre i loro atomi rimangono alla stessa distanza.

Vibration, on the other hand, changes those distances,

La vibrazione, invece, modifica quelle distanze,

actually altering the molecule's shape.

alterando la forma delle molecole.

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

Per ogni molecola, è possibile calcolare il numero di modi in cui può muoversi.

That corresponds to its degrees of freedom,

Questo corrisponde ai suoi gradi di libertà,

which in the context of mechanics

che nel contesto della meccanica

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

indica il numero di variabili da considerare

to understand the full system.

per comprendere l'intero sistema.

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

Lo spazio tridimensionale è definito dagli assi x, y e z.

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

La traslazione permette alla molecola di muoversi in ognuna di queste direzioni.

That's three degrees of freedom.

Questi sono tre gradi di libertà.

It can also rotate around any of these three axes.

Può anche ruotare intorno a ciascuno dei tre assi.

That's three more,

E questi sono altri tre,

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

se non è una molecola lineare, come l'anidride carbonica.

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

In tal caso, una delle rotazioni fa solo girare la molecola

attorno ad uno dei propri assi;

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

questo non conta, perché la posizione degli atomi non cambia.

Vibration is where it gets a bit tricky.

Nella vibrazione le cose iniziano a complicarsi un po'.

Let's take a simple molecule, like hydrogen.

Prendiamo una molecola semplice, come l'idrogeno.

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

La lunghezza del legame che tiene insieme i due atomi cambia costantemente

as if the atoms were connected by a spring.

come se gli atomi fossero collegati con una molla.

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

La variazione di distanza è piccolissima, meno di un miliardesimo di metro.

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

Più atomi e legami ha una molecola, più sono le modalità di vibrazione.

For example, a water molecule has three atoms:

Per esempio, una molecola d'acqua ha tre atomi:

one oxygen and two hydrogens, and two bonds.

uno d'ossigeno e due d'idrogeno, e due legami.

That gives it three modes of vibration:

Ciò le conferisce tre modalità di vibrazione:

symmetric stretching,

stretching simmetrico,

asymmetric stretching,

stretching asimmetrico

and bending.

e bending.

More complicated molecules have even fancier vibrational modes,

Più complesse sono le molecole e più elaborate sono le modalità di vibrazione,

like rocking,

come il rocking,

wagging,

il wagging

and twisting.

ed il twisting.

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

Si possono calcolare i modi di vibrazione di una molecola dal suo numero di atomi.

Start with the total degrees of freedom,

Inizia con i gradi di libertà totali,

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

tre volte il numero di atomi presenti nella molecola.

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

Ciò perché ogni atomo può muoversi in tre direzioni differenti.

Three of the total correspond to translation

Tre gradi di libertà corrispondono alla traslazione

when all the atoms are going in the same direction.

quando tutti gli atomi vanno nella stessa direzione.

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

E tre, o due per le molecole lineari, corrispondono alle rotazioni.

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

Il resto, 3N-6 o 3N-5 per le molecole lineari,

are vibrations.

sono vibrazioni.

So what's causing all this motion?

Quindi, cosa causa tutto questo moto?

Molecules move because they absorb energy from their surroundings,

Le molecole si muovono perché assorbono l'energia che le circonda,

mainly in the form of heat or electromagnetic radiation.

principalmente sotto forma di calore o radiazione elettromagnetica.

When this energy gets transferred to the molecules,

Quando questa energia viene trasferita alle molecole,

they vibrate,

esse vibrano,

rotate,

ruotano

or translate faster.

o traslano più velocemente.

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

Un moto più veloce aumenta l'energia cinetica delle molecole e degli atomi.

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

Ciò viene definito come un aumento di temperatura e di energia termica.

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

Questo è il fenomeno che usa il forno a microonde per scaldare il cibo.

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

Il forno emette microonde, che vengono assorbite dalle molecole,

especially those of water.

soprattutto da quelle di acqua.

They move around faster and faster,

Queste si muovono sempre più velocemente,

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

scontrandosi tra loro ed aumentando la temperatura e l'energia termica del cibo.

The greenhouse effect is another example.

Un altro esempio è l'effetto serra.

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

Parte della radiazione solare che colpisce la superficie terrestre

is reflected back to the atmosphere.

viene riflessa verso l'atmosfera.

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

I gas serra, come il vapore acqueo e l'anidride carbonica

assorbono questa radiazione e accelerano.

and speed up.

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

Tali molecole più calde e veloci emettono radiazioni infrarosse in ogni direzione,

including back to Earth, warming it.

anche verso la Terra, riscaldandola.

Does all this molecular motion ever stop?

Questo moto molecolare si ferma mai?

You might think that would happen at absolute zero,

Si potrebbe pensare che ciò accada allo zero assoluto,

the coldest possible temperature.

la temperatura più fredda possibile.

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

Nessuno è mai riuscito a raffreddare qualcosa così tanto,

but even if we could,

ma anche se lo si facesse,

molecules would still move due to a quantum mechanical principle

le molecole si muoverebbero ancora per un principio della meccanica quantistica

called zero-point energy.

chiamato energia del punto zero.

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

In altre parole, tutto si muove fin dalla nascita dell'universo,

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

e continuerà a farlo, anche quando noi non ci saremo più.