The invisible motion of still objects - Ran Tivony

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Mafalda Ferreira

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

Muitos dos objetos inanimados que nos rodeiam

parecem perfeitamente imóveis.

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

Mas se observarmos atentamente a estrutura atómica de qualquer deles,

and you'll see a world in constant flux.

veremos um mundo em constante movimento.

Stretching,

Átomos a esticarem-se, a contraírem-se,

contracting,

springing,

a saltarem, a agitarem-se

jittering,

drifting atoms everywhere.

ou à deriva por todo o lado.

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

Embora esse movimento possa parecer caótico, não é feito ao acaso.

Atoms that are bonded together,

Os átomos estão unidos entre si

and that describes almost all substances,

e isso é válido para quase todas as substâncias,

move according to a set of principles.

que se movem segundo um conjunto de princípios.

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

Por exemplo, vemos as moléculas, com átomos unidos por ligações covalentes.

There are three basic ways molecules can move:

Há três movimentos básicos das moléculas:

rotation,

a rotação, a translação e a vibração.

translation,

and vibration.

Rotation and translation move a molecule in space

A rotação e a translação movimentam uma molécula no espaço,

while its atoms stay the same distance apart.

mas os seus átomos mantêm-se à mesma distância.

Vibration, on the other hand, changes those distances,

A vibração, por outro lado, altera essas distâncias,

actually altering the molecule's shape.

alterando a forma da molécula.

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

Podemos contar o número de formas diferentes de movimentos de uma molécula

That corresponds to its degrees of freedom,

que corresponde aos seus graus de liberdade,

which in the context of mechanics

o que, no contexto da mecânica,

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

significa o número de variáveis que temos que ter em conta

to understand the full system.

para perceber todo o sistema.

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

O espaço a três dimensões é definido pelos eixos x, y e z.

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

A translação permite que a molécula se mova na direção de qualquer deles.

That's three degrees of freedom.

São três graus de liberdade.

Também pode girar em volta de qualquer desses três eixos.

It can also rotate around any of these three axes.

That's three more,

São mais três graus,

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

a não ser que 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 só faz girar a molécula em torno do seu eixo

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

o que não conta, porque não altera a posição dos átomos.

Vibration is where it gets a bit tricky.

A vibração é um pouco mais complicado.

Let's take a simple molecule, like hydrogen.

Vejamos uma molécula simples, como o hidrogénio.

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

O comprimento da ligação que une os dois átomos está sempre a mudar

as if the atoms were connected by a spring.

como se os átomos estivessem ligados por uma mola.

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

Esta alteração da distância é diminuta, menos de mil milionésimos de um metro.

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

Quantos mais átomos e ligações tiver uma molécula,

mais modos de vibração há.

For example, a water molecule has three atoms:

Por exemplo, uma molécula de água tem três átomos

one oxygen and two hydrogens, and two bonds.

— um de oxigénio e dois de hidrogénio — e duas ligações.

That gives it three modes of vibration:

Isso dá-lhe três modos de vibração:

symmetric stretching,

alongamento simétrico,

asymmetric stretching,

alongamento assimétrico

and bending.

e balanço.

More complicated molecules have even fancier vibrational modes,

Moléculas mais complexas têm modos de vibração mais sofisticados

like rocking,

como balançar,

wagging,

abanar,

and twisting.

e fletir.

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

Se soubermos quantos átomos tem uma molécula,

podemos contar os seus modos de vibração.

Start with the total degrees of freedom,

Começamos com o total de graus de liberdade,

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

que são o triplo do número de átomos na molécula.

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

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

Three of the total correspond to translation

Três do total correspondem à translação

when all the atoms are going in the same direction.

quando todos os átomos se movem na mesma direção.

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

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

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

Todo o esto, 3N-6 — ou 3N-5 para as moléculas lineares —

are vibrations.

são vibrações.

So what's causing all this motion?

O que é que provoca todo este movimento?

Molecules move because they absorb energy from their surroundings,

As moléculas movem-se porque absorvem energia do ambiente,

mainly in the form of heat or electromagnetic radiation.

sobretudo sob a forma de calor ou de radiações eletromagnéticas.

When this energy gets transferred to the molecules,

Quando esta energia é transferida para as moléculas,

they vibrate,

elas vibram, giram

rotate,

or translate faster.

ou entram em translação mais depressa.

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

O movimento mais rápido

aumenta a energia cinética das moléculas e dos átomos.

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

Definimos isto como um aumento da temperatura e da energia térmica.

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

É este o fenómeno que o micro-ondas usa para aquecer a comida.

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

O forno emite radiações de micro-ondas que são absorvidas pelas moléculas,

especially those of water.

em especial, as da água.

They move around faster and faster,

Movem-se cada vez mais depressa,

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

chocando umas com as outras,

aumentando a temperatura e a energia térmica dos alimentos.

The greenhouse effect is another example.

O efeito de estufa é 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.

reflete-se de novo para a atmosfera.

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

Os gases com efeito de estufa,

como o vapor da água e o dióxido de carbono,

absorvem essas radiações e aceleram.

and speed up.

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

As moléculas mais quentes, de movimento mais tápido,

emitem radiações infravermelhas em todas as direções,

including back to Earth, warming it.

incluindo na direção da Terra, aquecendo-a.

Does all this molecular motion ever stop?

Este movimento molecular nunca acaba?

You might think that would happen at absolute zero,

Podíamos pensar que pararia no zero absoluto,

the coldest possible temperature.

a temperatura mais fria que é possível.

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

Nunca se conseguiu arrefecer tanto qualquer coisa

but even if we could,

mas, mesmo que pudéssemos,

molecules would still move due to a quantum mechanical principle

as moléculas contnuariam a mover-se devido ao princípio da mecânica quântica,

called zero-point energy.

chamado energia de ponto zero.

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

Por outras palavras, tudo se move, desde o princípio do universo

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

e continuará a mover-se, muito depois de desaparecermos.