The invisible motion of still objects - Ran Tivony

O movimento invisível dos objetos em repouso - Ran Tivony

Tradutor: Ruy Lopes Pereira Revisor: Raissa Mendes

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

Muitos objetos à sua volta parecem estar em repouso.

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

Mas, se examinarmos a estrutura atômica de todos eles,

and you'll see a world in constant flux.

veremos um mundo em constante movimento.

Stretching,

Os átomos se afastam, se aproximam, oscilam,

contracting,

springing,

vibram e mudam de direção, em toda a estrurura.

jittering,

drifting atoms everywhere.

Embora os movimentos pareçam ser caóticos, não o são.

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

Átomos que estão ligados uns aos outros,

Atoms that are bonded together,

and that describes almost all substances,

em praticamente todas as substâncias,

move according to a set of principles.

movimentam-se de acordo com um conjunto de princípios.

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

Por exemplo, nas moléculas os átomos se unem por ligações covalentes.

There are three basic ways molecules can move:

As moléculas podem se movimentar de três modos básicos:

rotation,

por rotação, por translação e por vibração.

translation,

and vibration.

Rotation and translation move a molecule in space

Rotação e translação fazem a molécula deslocar-se no espaço,

while its atoms stay the same distance apart.

mas não alteram a distância entre os átomos dentro da molécula.

Vibration, on the other hand, changes those distances,

Por outro lado, a vibração modifica essas mesmas distâncias

actually altering the molecule's shape.

e altera a forma da molécula.

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

Para qualquer molécula, é possível calcular

de quantos modos diferentes ela pode se mover,

That corresponds to its degrees of freedom,

e o resultado corresponde aos seus graus de liberdade,

which in the context of mechanics

que, no contexto da mecânica,

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

é o número de variáveis que deve ser computado

to understand the full system.

para compreendermos todo o sistema.

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

O espaço tridimensional é definido pelos eixos x, y e z.

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

Na translação, a molécula pode se deslocar em qualquer uma dessas três direções,

That's three degrees of freedom.

são três graus de liberdade.

It can also rotate around any of these three axes.

Pode haver rotação da molécula em torno de qualquer dos eixos.

That's three more,

São mais três graus de liberdade,

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

desde que não seja uma molécula linear, como o dióxido de carbono.

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

Nesta, uma das rotações ocorre em torno do próprio eixo da molécula,

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

e não é computada, por não mudar as posições dos átomos.

Vibration is where it gets a bit tricky.

Na vibração, a coisa fica mais complicada.

Let's take a simple molecule, like hydrogen.

Seja uma molécula simples, como a de hidrogênio.

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

O comprimento da ligação entre os dois átomos muda constantemente

as if the atoms were connected by a spring.

como se estivessem ligados por uma mola.

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

A variação dessa distância é mínima, menos de 1 bilionésimo de 1 metro.

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

Quanto mais átomos e ligações houver numa molécula,

mais modos de vibração existirão.

For example, a water molecule has three atoms:

Por exemplo, a molécula de água contém três átomos:

one oxygen and two hydrogens, and two bonds.

um de oxigênio, dois de hidrogênio e duas ligações.

That gives it three modes of vibration:

Isto lhe confere três modos de vibração:

symmetric stretching,

alongamento simétrico,

asymmetric stretching,

alongamento assimétrico,

and bending.

e encurvamento.

More complicated molecules have even fancier vibrational modes,

Moléculas mais complicadas têm modos vibracionais ainda mais complexos,

like rocking,

como o de um balanço,

wagging,

o de uma dobradiça,

and twisting.

ou o de uma torção.

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

Sabendo quantos átomos há numa molécula,

calculam-se quantos modos de vibração ela pode ter.

Start with the total degrees of freedom,

Começa-se pelo total de graus de liberdade,

que é igual ao triplo do número de átomos da molécula.

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

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

Isto é porque cada átomo pode mover-se em três direções diferentes.

Three of the total correspond to translation

Do total, três correspondem à translação,

when all the atoms are going in the same direction.

na qual todos os átomos vão numa mesma direção.

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

E três, ou duas para moléculas lineares, correspondem a rotações.

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

Todo o resto são vibrações, 3N-6 ou 3N-5 para moléculas lineares.

are vibrations.

O que causa todo este movimento?

So what's causing all this motion?

Molecules move because they absorb energy from their surroundings,

As moléculas se movem porque absorvem energia do meio ambiente,

mainly in the form of heat or electromagnetic radiation.

principalmente sob a forma de calor ou de radiação eletromagnética.

When this energy gets transferred to the molecules,

Quando energia é transferida para as moléculas,

they vibrate,

estas vibram, giram e se deslocam mais rapidamente.

rotate,

or translate faster.

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

O movimento mais rápido aumenta a energia cinética de moléculas e átomos.

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

Isto é definido como um aumento da temperatura e energia térmica.

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

Este é o fenômeno que ocorre ao se aquecer o alimento no forno de micro-ondas.

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

O forno emite radiação de micro-ondas, que é absorvida pelas moléculas,

especially those of water.

especialmente as de água.

They move around faster and faster,

Elas se movem cada vez mais rapidamente,

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

colidem umas com as outras

e aumentam a temperatura e a energia térmica do alimento.

The greenhouse effect is another example.

O efeito estufa é um outro exemplo.

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

Parte da radiação solar que atinge a superfície da Terra

is reflected back to the atmosphere.

é refletida para a atmosfera.

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

Os gases com efeito estufa, como vapor de água e dióxido de carbono,

absorvem essa radiação e se aceleram.

and speed up.

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

Essas moléculas, mais quentes e mais rápidas,

emitem radiação infravermelha em todas as direções,

including back to Earth, warming it.

que retornam à Terra, aquecendo-a.

Does all this molecular motion ever stop?

Todo esse movimento molecular nunca para?

You might think that would happen at absolute zero,

Poderíamos imaginar que isto acontece no zero absoluto,

the coldest possible temperature.

a mais baixa temperatura possível.

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

Esta temperatura nunca foi alcançada.

but even if we could,

Mas, mesmo que isto fosse possível,

molecules would still move due to a quantum mechanical principle

as moléculas ainda se moveriam, devido ao princípio da mecânica quântica

called zero-point energy.

chamado de energia do ponto zero.

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

Em outras palavras, tudo está em movimento

desde os primeiros instantes do universo,

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

e continuará assim, por muito, muito tempo,

bem depois que tivermos partido.