1
00:00:06,842 --> 00:00:11,668
Przedmioty nieożywione mogą 
wydawać się zupełnie nieruchome.

2
00:00:11,668 --> 00:00:15,663
Ale przyjrzyj się wnikliwie
ich strukturze atomowej,

3
00:00:15,663 --> 00:00:18,333
a ujrzysz świat w ciągłym ruchu.

4
00:00:18,333 --> 00:00:19,138
Rozciąganie,

5
00:00:19,138 --> 00:00:20,067
kurczenie,

6
00:00:20,067 --> 00:00:21,002
sprężynowanie,

7
00:00:21,002 --> 00:00:21,977
drganie,

8
00:00:21,977 --> 00:00:25,158
ruch atomów na każdym kroku.

9
00:00:25,158 --> 00:00:28,355
Choć ruchy mogą wydawać się 
chaotyczne, nie są przypadkowe.

10
00:00:28,355 --> 00:00:30,040
Atomy, które są ze sobą związane,

11
00:00:30,040 --> 00:00:32,269
co dotyczy prawie całej materii,

12
00:00:32,269 --> 00:00:34,881
poruszają się według określonych zasad.

13
00:00:34,881 --> 00:00:39,776
Na przykład cząsteczki,
atomy złączone wiązaniem kowalencyjnym.

14
00:00:39,776 --> 00:00:42,322
Wyróżniamy trzy sposoby 
poruszania się cząsteczek:

15
00:00:42,322 --> 00:00:43,214
rotacje,

16
00:00:43,214 --> 00:00:44,337
ruch postępowy,

17
00:00:44,337 --> 00:00:45,886
drganie.

18
00:00:45,886 --> 00:00:49,038
Dwa pierwsze zmieniają położenie 
cząsteczki w przestrzeni,

19
00:00:49,038 --> 00:00:52,166
podczas gdy ich atomy pozostają 
w tej samej odległości od siebie.

20
00:00:52,166 --> 00:00:55,608
Drganie natomiast zmienia te odległości,

21
00:00:55,608 --> 00:00:58,250
realnie zmieniając kształt cząsteczki.

22
00:00:58,250 --> 00:01:02,688
Można obliczyć na ile sposobów 
porusza się każda cząsteczka.

23
00:01:02,688 --> 00:01:05,304
Ta ilość określa liczbę stopni swobody,

24
00:01:05,304 --> 00:01:06,941
która w kontekście mechaniki

25
00:01:06,941 --> 00:01:10,450
oznacza liczbę zmiennych,
które trzeba wziąć pod uwagę,

26
00:01:10,450 --> 00:01:13,345
aby zrozumieć cały system.

27
00:01:13,345 --> 00:01:18,019
Trójwymiarowa przestrzeń 
jest określona przez osie x, y i z.

28
00:01:18,019 --> 00:01:23,034
Przesunięcie pozwala na ruch 
wzdłuż każdej z nich.

29
00:01:23,034 --> 00:01:25,098
To są trzy stopnie swobody.

30
00:01:25,098 --> 00:01:28,758
Cząsteczka może się też obracać 
wokół każdej z tych trzech osi.

31
00:01:28,758 --> 00:01:29,990
To daje trzy więcej,

32
00:01:29,990 --> 00:01:33,042
chyba że chodzi o cząsteczkę linearną,
jak dwutlenek węgla.

33
00:01:33,042 --> 00:01:37,457
W tym przypadku cząsteczka 
obraca się wokół własnej osi,

34
00:01:37,457 --> 00:01:41,607
co się nie liczy, bo nie zmienia 
położenia atomów.

35
00:01:41,607 --> 00:01:44,596
Przy drganiu zaczyna być trudniej.

36
00:01:44,596 --> 00:01:46,979
Weźmy na przykład
prostą cząsteczkę, jak wodór.

37
00:01:46,979 --> 00:01:51,682
Długość wiązania między dwoma
atomami ciągle się zmienia,

38
00:01:51,682 --> 00:01:54,479
jakby łączyła je sprężyna.

39
00:01:54,479 --> 00:01:58,985
To niewielka zmiana,
mniej niż jedna miliardowa metra.

40
00:01:58,985 --> 00:02:03,791
Im więcej atomów i wiązań w cząsteczce,
tym więcej typów drgań.

41
00:02:03,791 --> 00:02:06,816
Na przykład, cząsteczka wody 
składa się z trzech atomów:

42
00:02:06,816 --> 00:02:10,164
jednego tlenu, dwóch wodoru 
i ma dwa wiązania.

43
00:02:10,164 --> 00:02:12,476
To daje nam trzy typy drgań:

44
00:02:12,476 --> 00:02:13,824
symetryczne rozciąganie,

45
00:02:13,824 --> 00:02:15,408
asymetryczne rozciąganie

46
00:02:15,408 --> 00:02:16,896
i zginanie.

47
00:02:16,896 --> 00:02:21,142
Bardziej złożone cząsteczki mają 
jeszcze bardziej zróżnicowane drgania.

48
00:02:21,142 --> 00:02:22,426
jak drgania wahadłowe,

49
00:02:22,426 --> 00:02:23,607
drgania nożycowe

50
00:02:23,607 --> 00:02:25,195
i drgania skręcające.

51
00:02:25,195 --> 00:02:29,854
Znając ilość atomów w cząsteczce, 
można policzyć typy drgań.

52
00:02:29,854 --> 00:02:32,011
Zacznij od sumy stopni swobody,

53
00:02:32,011 --> 00:02:35,427
która jest trzy razy większa
od liczby atomów w cząsteczce,

54
00:02:35,427 --> 00:02:38,837
bo każdy atom może się ruszać
w trzech różnych kierunkach.

55
00:02:38,837 --> 00:02:41,393
Trzy z nich odnoszą się do przesunięcia,

56
00:02:41,393 --> 00:02:44,633
kiedy wszystkie atomy 
poruszają się w tym samym kierunku.

57
00:02:44,633 --> 00:02:49,430
Trzy lub dwa odnoszą się do obrotów
w przypadku cząsteczki linearnej.

58
00:02:49,430 --> 00:02:53,999
Cała reszta, 3N-6 lub 3N-5 
dla cząsteczek linearnych,

59
00:02:53,999 --> 00:02:56,127
to drgania.

60
00:02:56,127 --> 00:02:57,961
Co powoduje te ruchy?

61
00:02:57,961 --> 00:03:02,053
Cząsteczki poruszają się, 
bo chłoną energię z otoczenia,

62
00:03:02,053 --> 00:03:03,443
głównie w formie ciepła

63
00:03:03,443 --> 00:03:05,748
lub promieniowania elektromagnetycznego.

64
00:03:05,748 --> 00:03:08,355
Po otrzymaniu tej energii

65
00:03:08,355 --> 00:03:10,235
cząsteczki wibrują, wirują

66
00:03:10,235 --> 00:03:12,507
lub przesuwają się szybciej.

67
00:03:12,507 --> 00:03:16,534
Szybszy ruch zwiększa energię 
kinetyczną cząsteczek i atomów.

68
00:03:16,534 --> 00:03:20,792
Określamy to jako wzrost 
temperatury i energii termalnej.

69
00:03:20,792 --> 00:03:25,445
To zjawisko pozwala kuchence
mikrofalowej podgrzewać jedzenie.

70
00:03:25,445 --> 00:03:29,247
Kuchenka emituje promieniowanie
mikrofalowe pochłaniane przez cząsteczki,

71
00:03:29,247 --> 00:03:31,723
zwłaszcza cząsteczki wody.

72
00:03:31,723 --> 00:03:33,659
Poruszają się coraz szybciej,

73
00:03:33,659 --> 00:03:38,101
wpadają na siebie i podnoszą 
temperaturę i energię termalną potraw.

74
00:03:38,101 --> 00:03:40,513
Kolejnym przykładem 
jest efekt cieplarniany.

75
00:03:40,513 --> 00:03:43,250
Promieniowanie słoneczne 
docierające do powierzchni ziemi

76
00:03:43,250 --> 00:03:45,605
częściowo wraca do atmosfery.

77
00:03:45,605 --> 00:03:51,006
Gazy, jak para wodna i dwutlenek węgla, 
pochłaniają to promieniowanie

78
00:03:51,006 --> 00:03:52,491
i przyśpieszają.

79
00:03:52,491 --> 00:03:57,573
Te cieplejsze, szybsze cząsteczki emitują 
promieniowanie podczerwone,

80
00:03:57,573 --> 00:04:00,346
które wraca na ziemię i ogrzewa ją.

81
00:04:00,346 --> 00:04:03,338
Czy ruchy cząsteczek kiedykolwiek ustają?

82
00:04:03,338 --> 00:04:05,940
Myślisz, że tak się dzieje 
przy zerze bezwzględnym,

83
00:04:05,940 --> 00:04:07,815
możliwie najniższej temperaturze.

84
00:04:07,815 --> 00:04:10,677
Nikomu nie udało się jeszcze 
niczego tak ochłodzić.

85
00:04:10,677 --> 00:04:12,038
Nawet gdyby się udało,

86
00:04:12,038 --> 00:04:16,273
ruch nie ustanie, na skutek zasady
mechaniki kwantowej,

87
00:04:16,293 --> 00:04:18,561
zwanej energią punktu zerowego.

88
00:04:18,561 --> 00:04:22,747
Innymi słowy, wszystko się porusza
od powstania wszechświata.

89
00:04:22,761 --> 00:04:26,761
i będzie się się poruszać długo po tym,
jak nas nie będzie.