Невидимое движение неподвижных объектов — Рэн Тивони
-
0:07 - 0:12Многие неодушевлённые предметы вокруг нас
кажутся совершенно неподвижными. -
0:12 - 0:16Однако присмотритесь
к атомному строению любого из них, -
0:16 - 0:18и вы увидите целый мир,
находящийся в постоянном движении. -
0:18 - 0:19Растягивающиеся,
-
0:19 - 0:20сжимающиеся,
-
0:20 - 0:21пружинящие,
-
0:21 - 0:22дрожащие,
-
0:22 - 0:25дрейфующие атомы повсюду.
-
0:25 - 0:28И хотя это движение кажется хаотичным,
оно не случайно. -
0:28 - 0:30Соединённые друг с другом атомы,
-
0:30 - 0:32и это касается практически всех веществ,
-
0:32 - 0:35двигаются, согласно набору
определённых принципов. -
0:35 - 0:40Например молекулы. Атомы в них
удерживаются ковалентными связями. -
0:40 - 0:42Есть три основных вида движения молекул:
-
0:42 - 0:43вращение,
-
0:43 - 0:44смещение,
-
0:44 - 0:46и колебание.
-
0:46 - 0:49При вращении и смещении
молекулы в пространстве, -
0:49 - 0:52её атомы находятся
на одинаковом расстоянии друг от друга. -
0:52 - 0:56С другой стороны,
колебание изменяет это расстояние, -
0:56 - 0:58при этом изменяя форму молекулы.
-
0:58 - 1:03Для любой молекулы можно просчитать
количество вариантов движения. -
1:03 - 1:05Оно соответствует её степеням свободы,
-
1:05 - 1:07что в контексте механики
-
1:07 - 1:10означает число переменных,
которые необходимо принять во внимание, -
1:10 - 1:13чтобы понять систему в целом.
-
1:13 - 1:18Трёхмерное пространство
представляется в виде осей x, y и z. -
1:18 - 1:23Смещение позволяет молекуле
двигаться в любом из этих направлений. -
1:23 - 1:25Это и есть три степени свободы.
-
1:25 - 1:28Также она может вращаться
вокруг любой из этих осей. -
1:28 - 1:30Это ещё три степени свободы.
-
1:30 - 1:33Исключением является линейная молекула,
вроде углекислого газа. -
1:33 - 1:37В этом случае вращения просто
поворачивают молекулу вокруг своей оси -
1:37 - 1:42и не учитываются,
так как положение атомов не изменяется. -
1:42 - 1:45С колебаниями всё немного сложнее.
-
1:45 - 1:47Возьмём простую молекулу водорода.
-
1:47 - 1:52Длина связи, удерживающая два атома,
постоянно меняется, -
1:52 - 1:54будто их скрепили пружиной.
-
1:54 - 1:59Это изменение ничтожно мало,
менее одной миллиардной доли метра. -
1:59 - 2:04Чем больше у молекулы атомов и связей,
тем больше типов колебаний. -
2:04 - 2:06Например, у молекулы воды 3 атома:
-
2:06 - 2:10один атом кислорода,
два атома водорода и две связи. -
2:10 - 2:13Это даёт ей 3 типа колебаний:
-
2:13 - 2:14симметричное растяжение,
-
2:14 - 2:15асимметричное растяжение
-
2:15 - 2:17и искривление.
-
2:17 - 2:21Более сложные молекулы
имеют более причудливые типы колебаний: -
2:21 - 2:22маятниковое,
-
2:22 - 2:23веерное,
-
2:23 - 2:25крутильное.
-
2:25 - 2:30Если вы знаете, сколько атомов у молекулы,
то можете рассчитать типы её колебаний. -
2:30 - 2:31Начнём с общих степеней свободы,
-
2:31 - 2:35которых в три раза больше,
чем атомов в молекуле. -
2:35 - 2:39Дело в том, что каждый атом может
двигаться в трёх разных направлениях. -
2:39 - 2:41Три из них соответствуют смещению,
-
2:41 - 2:44когда все атомы двигаются
в одном направлении. -
2:44 - 2:49А три, или две для линейных молекулы,
соответствуют вращению. -
2:49 - 2:54Все остальные — 3N-6,
или 3N-5 для линейных молекул, — -
2:54 - 2:56являются колебаниями.
-
2:56 - 2:58Что же вызывает все эти движения?
-
2:58 - 3:02Молекулы двигаются, потому что они
поглощают энергию из окружающей среды, -
3:02 - 3:05в основном в виде тепла
или электромагнитной радиации. -
3:05 - 3:08Когда эта энергия передаётся молекулам,
-
3:08 - 3:09они колеблются,
-
3:09 - 3:10вращаются
-
3:10 - 3:12или смещаются быстрее.
-
3:12 - 3:17Ускоренное движение увеличивает
кинетическую энергию молекул и атомов. -
3:17 - 3:20Мы определяем это
как рост температуры и тепловой энергии. -
3:20 - 3:25Этот феномен используется
в микроволновой печи для разогрева еды. -
3:25 - 3:29Печь испускает микроволновое излучение,
которое поглощают молекулы, -
3:29 - 3:31особенно молекулы воды.
-
3:31 - 3:33Они перемещаются всё быстрее и быстрее,
-
3:33 - 3:38ударяясь друг о друга и повышая
температуру пищи и тепловую энергию. -
3:38 - 3:41Другим примером служит парниковый эффект.
-
3:41 - 3:44Часть солнечной радиации,
попадающей на поверхность Земли, -
3:44 - 3:45отражается обратно в атмосферу.
-
3:45 - 3:51Парниковые газы, такие как водяной пар
и углекислый газ, поглощают эту радиацию -
3:51 - 3:53и ускоряются.
-
3:53 - 3:54Эти горячие подвижные молекулы
-
3:54 - 3:57испускают инфракрасное излучение
во всех направлениях, -
3:57 - 4:01в том числе обратно к Земле, нагревая её.
-
4:01 - 4:04Останавливается ли когда-нибудь
это движение молекул? -
4:04 - 4:06Возможно, вы считаете, что это происходит
при абсолютном ноле, -
4:06 - 4:08самой низкой температуре.
-
4:08 - 4:11Никто ранее не смог
охладить ничто до такой степени, -
4:11 - 4:13но даже если бы мы могли,
-
4:13 - 4:16молекулы продолжили бы двигаться
из-за квантово-механического принципа -
4:16 - 4:18под названием энергия нулевой точки.
-
4:18 - 4:23Другими словами, с момента возникновения
Вселенной всё находится в движении -
4:23 - 4:26и будет ещё долго продолжать двигаться
после нашего исчезновения.
- Title:
- Невидимое движение неподвижных объектов — Рэн Тивони
- Description:
-
Смотрите полный урок на: http://ed.ted.com/lessons/the-invisible-motion-of-still-objects-ran-tivony
Вероятно, многие неодушевленные объекты вокруг вас кажутся совершенно неподвижными. Но вглядитесь в атомную структуру любого из них, и вы увидите мир в постоянном движении — с растягивающимися, сжимающимися, пружинящими, вибрирующими и смещающимися атомами повсюду. Рэн Тивони описывает, как и почему происходит молекулярное движение, а также исследует, возможно ли его остановить.
Урок Рэна Тивони, анимация — Zedem Media.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TED-Ed
- Duration:
- 04:44
Retired user approved Russian subtitles for The invisible motion of still objects - Ran Tivony | ||
Retired user edited Russian subtitles for The invisible motion of still objects - Ran Tivony | ||
Катерина Джусупова accepted Russian subtitles for The invisible motion of still objects - Ran Tivony | ||
Катерина Джусупова edited Russian subtitles for The invisible motion of still objects - Ran Tivony | ||
Катерина Джусупова edited Russian subtitles for The invisible motion of still objects - Ran Tivony | ||
Катерина Джусупова edited Russian subtitles for The invisible motion of still objects - Ran Tivony | ||
Nataliia Pysemska commented on Russian subtitles for The invisible motion of still objects - Ran Tivony | ||
Nataliia Pysemska edited Russian subtitles for The invisible motion of still objects - Ran Tivony |
Nataliia Pysemska
В конце описания не заметила последнюю строку. Вот перевод:
Урок: Рэн Тивони. Анимация: Zedem Media.