0:00:06.842,0:00:11.668
아마 여러분 주변의 많은 무생물들은 [br]완벽히 정지한 것처럼 보일 것 입니다.

0:00:11.668,0:00:15.663
그러나 그들 중 어느 것의 [br]원자구조를 깊이 들여다 본다면

0:00:15.663,0:00:18.333
여러분은 끊임없이 움직이는 세계를[br]보게 될 것 입니다.

0:00:18.333,0:00:19.138
늘어나고

0:00:19.138,0:00:20.067
수축하며

0:00:20.067,0:00:21.002
튀어오르기도 하고

0:00:21.002,0:00:21.977
떨리기도 하면서

0:00:21.977,0:00:25.158
여기저기에 원자들이 [br]떠돌아다니고 있지요.

0:00:25.158,0:00:28.355
비록 이 움직임이 혼란스러워 보이겠지만[br]마구잡이식은 아닙니다.

0:00:28.355,0:00:32.270
거의 모든 물질을 형성하고[br]서로 결합되어있는 원자들은

0:00:32.270,0:00:34.881
일련의 규칙에 따라서 움직입니다.

0:00:34.881,0:00:39.776
예를 들어, 분자들을 보면[br]원자들이 공유결합으로 연결되어있습니다.

0:00:39.776,0:00:42.322
여기서 분자가 움직일 수 있는 [br]기본적인 방법은 세 가지가 있는데

0:00:42.322,0:00:43.214
회전운동

0:00:43.214,0:00:44.337
병진운동

0:00:44.337,0:00:45.886
그리고 진동운동입니다.

0:00:45.886,0:00:49.038
회전운동과 병진운동은[br]분자를 이동시키는데

0:00:49.038,0:00:52.166
이때 원자들은 [br]서로 일정한 거리를 유지합니다.

0:00:52.166,0:00:55.608
반면, 진동운동의 경우는[br]분자사이의 거리가 바뀌며

0:00:55.608,0:00:58.250
사실상 분자의 모습도 바뀌게 됩니다.

0:00:58.250,0:01:02.688
어떤 분자든지, 여러분은 이 분자가 움직이는[br]모든 경우의 수를 셀 수 있습니다.

0:01:02.688,0:01:05.304
이는 분자의 자유도라고 불리는데

0:01:05.304,0:01:06.941
역학에서 자유도라는 것은

0:01:06.941,0:01:10.450
기본적으로 전체 시스템을 이해하기 위해

0:01:10.450,0:01:13.345
고려해야하는 변수의 개수를 뜻합니다.

0:01:13.345,0:01:18.019
3차원 공간은 x, y, z 축으로 정의 됩니다.

0:01:18.019,0:01:23.034
분자는 병진운동에 따라 이 축의 [br]어느 방향으로든 이동할 수 있지요.

0:01:23.034,0:01:25.098
이것이 세 개의 자유도 입니다.

0:01:25.098,0:01:28.758
또한 분자는 세 개의 각 축 주변을 [br]회전 할 수 있습니다.

0:01:28.758,0:01:29.990
자유도 세 개가 더 추가 되겠네요.

0:01:29.990,0:01:33.060
이산화탄소와 같은 [br]직선형 분자의 경우는 좀 다릅니다.

0:01:33.060,0:01:37.457
이 경우에는, 회전 중 하나는 분자를[br]자신의 축을 기준으로 돌게 합니다.

0:01:37.457,0:01:39.367
이때는 원자들의 위치가 [br]바뀌지 않기 때문에

0:01:39.367,0:01:41.607
이는 자유도 개수에 [br]포함시키지 않습니다.

0:01:41.607,0:01:44.596
진동운동의 개수의 경우에는[br]문제가 까다로워 집니다.

0:01:44.596,0:01:46.979
수소 같은 단순한 분자를 [br]예로 들어 봅시다.

0:01:46.979,0:01:49.742
두 원자를 잡아주는 결합의 길이는

0:01:49.742,0:01:54.479
마치 원자들이 스프링으로 연결된 것처럼[br]지속적으로 변하고 있습니다.

0:01:54.479,0:01:58.985
그 거리의 변화는 아주 미세한데,[br]10억분의 1m도 안되는 차이입니다.

0:01:58.985,0:02:01.721
분자가 가지고 있는 [br]원자와 결합의 수가 많을수록

0:02:01.721,0:02:03.791
진동 방식의 수도 더 다양해집니다.

0:02:03.791,0:02:06.816
예를 들어, 물 분자는 [br]세 개의 원자를 가지고 있습니다.

0:02:06.816,0:02:10.164
산소 하나, 수소 둘과[br]결합 두 개가 있습니다.

0:02:10.164,0:02:12.476
이러한 구조는 분자가 [br]세 가지 방식으로 진동하게 합니다.

0:02:12.476,0:02:13.824
대칭 늘임

0:02:13.824,0:02:15.408
비대칭 늘임

0:02:15.408,0:02:16.896
그리고 구부림진동입니다.

0:02:16.896,0:02:21.142
더 복잡한 분자들은[br]진동방식도 훨씬 더 복잡하며

0:02:21.142,0:02:22.426
가로 흔들림 진동

0:02:22.426,0:02:23.607
세로 흔들림 진동

0:02:23.607,0:02:25.195
꼬임 진동을 보여줍니다.

0:02:25.195,0:02:27.264
만약 하나의 분자가 몇 개의 원자들을 [br]가지고 있는지 안다면

0:02:27.264,0:02:29.854
그것의 진동 방식의 개수를 [br]셀 수 있습니다.

0:02:29.854,0:02:32.011
전체 자유도의 합으로 시작해 볼까요.

0:02:32.011,0:02:35.427
전체자유도는 분자에 속한[br]원자 수의 세 배(3N)입니다.

0:02:35.427,0:02:38.837
그 이유는 각 원자가 각 각 세 가지의 [br]방향으로 움직일 수 있기 때문입니다.

0:02:38.837,0:02:41.387
이 3N중 3개는 병진운동으로

0:02:41.393,0:02:44.633
모든 분자들이 [br]같은 방향으로 움직이는 경우지요.

0:02:44.633,0:02:47.300
그리고 세 개 또는 [br]두 개(선형분자의 경우)는

0:02:47.300,0:02:49.430
회전운동의 수에 해당됩니다.

0:02:49.430,0:02:53.999
그외의 나머지인 3N-6, [br]선형분자의 경우는 3N-5가

0:02:53.999,0:02:56.127
진동운동의 개수입니다.

0:02:56.127,0:02:57.961
그렇다면 이런 모든 움직임의 [br]원인은 무엇일까요?

0:02:57.961,0:03:02.053
분자들은 주위환경에서 [br]에너지를 흡수해서 움직이는데

0:03:02.053,0:03:05.748
주로 열이나 전자기파의 형태입니다.

0:03:05.748,0:03:08.355
이 에너지가 분자로 전달되면

0:03:08.355,0:03:09.415
진동하고

0:03:09.415,0:03:10.221
회전하고

0:03:10.221,0:03:12.507
병진하는 속도가 빨라집니다.

0:03:12.507,0:03:16.534
빠른 움직임은 분자와 원자의 [br]운동에너지를 증가시킵니다.

0:03:16.534,0:03:20.792
우리는 이런 경우 [br]온도나 열에너지가 증가했다고 말하지요.

0:03:20.792,0:03:25.445
이것은 전자렌지를 사용해 음식을 [br]따뜻하게 만드는데 쓰이는 현상입니다.

0:03:25.445,0:03:29.247
전자렌지는 마이크로파를 내보내고, [br]그것은 분자에 의해 흡수됩니다.

0:03:29.247,0:03:31.723
대부분 물분자이지요.

0:03:31.723,0:03:33.659
이 분자들은 점점 더 빠르게 움직이며

0:03:33.659,0:03:38.101
서로 충돌하여 음식의[br]온도와 열에너지를 증가시킵니다.

0:03:38.101,0:03:40.513
온실효과는 또 다른 예입니다.

0:03:40.513,0:03:45.590
지구표면에 충돌하는 태양복사열의[br]일부는 대기로 반사됩니다.

0:03:45.605,0:03:51.006
이 때 수증기와 이산화탄소같은 [br]온실가스들은 이 복사열을 흡수하고

0:03:51.006,0:03:52.491
이들의 속도가 빨라집니다.

0:03:52.491,0:03:57.573
이 뜨겁고, 빠르게 움직이는 분자들은[br]모든 방향으로 적외선을 방사하고

0:03:57.573,0:04:00.346
이중 일부는 지구로 다시 돌아가서[br]온도를 높입니다.

0:04:00.346,0:04:03.338
이런 분자들의 모든 움직임이[br]멈출 수도 있을까요?

0:04:03.338,0:04:05.940
당신은 가능한 제일 낮은 온도인 [br]절대 영도에서

0:04:05.940,0:04:07.815
그런 일이 일어난다 생각할지 모릅니다.

0:04:07.815,0:04:10.677
그러나 누구도 그 정도의 낮은 온도를 [br]만든적이 없을 뿐더러

0:04:10.677,0:04:11.998
가능하다해도

0:04:11.998,0:04:16.213
분자는 영점에너지라 불리는 [br]양자역학 원리에 따라서

0:04:16.213,0:04:18.561
계속 움직일 것입니다.

0:04:18.561,0:04:22.747
바꿔 말하면, 모든 것은 우주의 [br]가장 최초의 순간 이래로 움직여 왔고

0:04:22.747,0:04:26.220
우리가 사라진 오랜 후에도 [br]계속해서 움직인다는 것이지요.