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静止物体的微观运动—朗-特洛韦

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    你周围许多物体看似是完全静止的，
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    但请从微观原子结构上观察它们，
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    你会发现一个永不停息运动着的世界。
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    扩张着，
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    压缩着，
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    弹动着，
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    抖动着，
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    原子动来动去。
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    即使这种运动看似混乱，
    它们其实有规律可循。
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    原子连接在一起，
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    几乎构成了所有物质，
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    按照一定规律在运动着。
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    例如分子中原子有着共价的联系。
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    分子以三种基本规律运动：
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    旋转，
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    平移，
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    和振动，
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    旋转和转化时分子在空间中运动，
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    此时原子的间隙不变。
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    然而振动会改变原子间距，
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    实际上这改变了分子的形状。
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    每种分子都有一定数量的运动方式。
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    运动方式的多少与其自由度有关，
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    用机械术语讲，
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    就是我们为了全面了解一个整体
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    而需要考虑的变量的数量。
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    立体空间可用x,y,z轴描述。
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    平移可让分子朝各个方向运动。
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    这种运动方式在三个维度上都完全自由。
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    分子也可以围绕这三个坐标轴旋转，
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    这是另外三种运动方式，
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    除非它是像二氧化碳一样的线型分子，
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    线型分子的一种旋转方式是绕自己
    的轴线旋转，
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    由于它的原子位置不变
    这种方式不纳入旋转方式的种类。
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    振动就有一些复杂了。
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    以氢分子为例
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    它们的两原子间的间隙在不断变化，
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    就像被弹簧连接一样。
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    这种间隙的改变很微小
    小于十亿分之一米。
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    分子的原子越多
    它的振动方式就越多。
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    例如水分子有三个原子：
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    一个氧原子，两个氢原子
    和两个相联点。
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    这种结构让它有了三种振动方式：
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    对称拉伸，
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    非对称拉伸，
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    和弯折。
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    更复杂的分子有更剧烈的振动方式，
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    比如强振动，
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    摇摆，
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    和弯折。
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    知道了分子中原子的个数
    就能知道其振动的种类数量。
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    当运动不受阻碍时，
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    振动种类数量是原子数量的三倍。
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    这是因为每个原子都可以从三个方向移动。
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    三种运动种类属于平移，
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    这时所有原子同方向移动。
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    旋转有三种运动方式
    （线型分子有两种）。
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    其余的3N-6种（线型分子3n-5种）
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    属于振动。
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    那么这些运动由什么引起呢？
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    分子吸收了周围的能量
    而得以运动，
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    这些能量主要以热量或电磁波的形式存在。
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    当这些能量转移到分子上时，
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    它们可能振动，
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    可能旋转，
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    或是更快地平移。
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    更快的运动速度导致了粒子的动能增大。
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    宏观上表现为温度升高，
    内能增大。
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    微波炉工作正是应用了这一原理。
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    微波炉放射出电磁波
    被分子吸收，
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    尤其易被液体吸收。
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    分子运动速度加快，
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    相互碰撞后增大了食物温度和内能。
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    温室效应则是另外一个例子。
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    太阳的辐射照射着地球表面，
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    被地表反射到大气层。
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    水蒸气或二氧化碳之类的温室气体
    将这些辐射吸收，
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    运动速度加快。
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    这些炽热，高速运动的分子
    朝各个方向释放红外线，
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    有一些红外线回到地球
    使之升温。
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    这种分子运动会停止吗？
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    你可能认为
    在绝对零度时这有可能发生，
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    在可能到达的最低温度下。
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    至今没有人曾创造出那样的低温环境，
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    但是即使我们可以，
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    根据量子力学的中零点能量的解释，
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    分子在那样的情况下仍能运动。
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    换句话说，自宇宙婴儿时期以来
    万事万物就在不断运动，
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    在我们消逝幻灭之后仍会继续。
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    Subtitled by:Zhiyang Liu
Title:
静止物体的微观运动—朗-特洛韦
Description:

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你周围的许多物体看似完全静止。但请从微观的原子结构上观察它们，你会发现一个永不停息运动着的世界—伸展，压缩，弹动，抖动，原子四处旅行。朗-特洛韦将在此介绍分子运动的原因和方式，并探索这永恒的运动世界。
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:44

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