WEBVTT

00:00:06.702 --> 00:00:11.668
La plupart des objets inanimés paraissent
parfaitement immobiles.

00:00:11.668 --> 00:00:15.653
Mais si vous regardez 
leur structure atomique,

00:00:15.653 --> 00:00:18.333
vous verrez que le monde 
est soumis à un flux constant

00:00:18.333 --> 00:00:19.335
d'extensions,

00:00:19.335 --> 00:00:20.508
de contractions,

00:00:20.508 --> 00:00:21.348
de rebonds,

00:00:21.348 --> 00:00:22.708
de tremblements

00:00:22.708 --> 00:00:24.908
et de dérivations d'atomes, partout.

00:00:24.908 --> 00:00:28.355
Même si ce mouvement peut sembler 
chaotique, il n'est pas aléatoire.

00:00:28.355 --> 00:00:30.070
Les atomes qui sont liés entre eux,

00:00:30.070 --> 00:00:32.269
composant presque toute la matière,

00:00:32.269 --> 00:00:34.881
bougent selon un ensemble de principes.

00:00:34.881 --> 00:00:39.776
Par exemple, prenez les molécules,
des atomes avec des liaisons covalentes.

00:00:39.776 --> 00:00:42.322
À la base, les molécules peuvent 
bouger de 3 façons :

00:00:42.322 --> 00:00:43.214
par rotation,

00:00:43.214 --> 00:00:44.337
par translation,

00:00:44.337 --> 00:00:45.886
ou par vibration.

00:00:45.886 --> 00:00:49.038
La rotation et la translation
déplacent une molécule dans l'espace

00:00:49.038 --> 00:00:52.166
mais la distance entre ses atomes 
reste la même

00:00:52.166 --> 00:00:55.608
La vibration, au contraire,
change ces distances

00:00:55.608 --> 00:00:58.250
et modifie la forme de la molécule.

00:00:58.250 --> 00:01:02.688
Pour chaque molécule, on peut compter
le nombre de façons qu'elle a de bouger.

00:01:02.688 --> 00:01:05.304
Cela correspond à son degré de liberté,

00:01:05.304 --> 00:01:06.971
ce qui, dans un contexte mécanique,

00:01:06.971 --> 00:01:10.450
correspond au nombre de variables
à prendre en compte

00:01:10.450 --> 00:01:13.345
pour comprendre le système en entier.

00:01:13.345 --> 00:01:18.019
Un espace tridimensionnel est défini 
par des axes x, y et z.

00:01:18.019 --> 00:01:23.034
La translation permet aux molécules
de bouger sur tous ces axes.

00:01:23.034 --> 00:01:25.098
Ce qui donne trois degrés de liberté.

00:01:25.098 --> 00:01:28.758
Elle peut aussi faire des rotations
autour de ces 3 axes.

00:01:28.758 --> 00:01:29.990
Ce qui fait 3 de plus,

00:01:29.990 --> 00:01:33.042
sauf si la molécule est linéaire, 
comme le dioxyde de carbone.

00:01:33.042 --> 00:01:37.457
Ici, une des rotations se contente
de faire pivoter la molécule sur son axe,

00:01:37.457 --> 00:01:41.607
ce qui ne compte pas, les atomes
restant dans la même position.

00:01:41.607 --> 00:01:44.596
C'est avec la vibration que ça se corse.

00:01:44.596 --> 00:01:46.979
Prenez une molécule simple, 
comme l'hydrogène.

00:01:46.979 --> 00:01:51.682
La longueur de la liaison
entre les deux atomes varie en permanence

00:01:51.682 --> 00:01:54.479
comme s'ils étaient reliés
par un ressort.

00:01:54.479 --> 00:01:58.985
Ce changement de distance est minuscule,
moins d'un milliardième de mètre.

00:01:58.985 --> 00:02:03.791
Plus une molécule a d'atomes liés, 
plus elle a de modes vibratoires.

00:02:03.791 --> 00:02:06.816
Par exemple, une molécule d'eau
compte trois atomes :

00:02:06.816 --> 00:02:10.164
un d'oxygène et deux d'hydrogène, 
avec deux liaisons.

00:02:10.164 --> 00:02:12.476
Ce qui donne trois modes de vibration :

00:02:12.476 --> 00:02:13.824
extension symétrique,

00:02:13.824 --> 00:02:15.408
extension asymétrique,

00:02:15.408 --> 00:02:16.896
et flexion.

00:02:16.896 --> 00:02:21.142
Les molécules plus complexes ont des modes
vibratoires encore plus étonnants,

00:02:21.142 --> 00:02:22.426
comme le balancement,

00:02:22.426 --> 00:02:23.607
le frétillement,

00:02:23.607 --> 00:02:25.195
ou l'enroulement.

00:02:25.195 --> 00:02:29.854
À partir du nombre d'atomes d'une molécule
on peut compter ses modes vibratoires.

00:02:29.854 --> 00:02:32.011
Commencez par le total
des degrés de liberté,

00:02:32.011 --> 00:02:35.427
qui est le nombre d'atomes
de la molécule fois 3,

00:02:35.427 --> 00:02:38.837
puisque chaque atome peut bouger
dans trois directions différentes.

00:02:38.837 --> 00:02:41.393
Dans ce total, 3 correspondent
à la translation,

00:02:41.393 --> 00:02:44.633
quand tous les atomes
vont dans la même direction.

00:02:44.633 --> 00:02:49.430
Et 3, ou 2 pour les molécules linéaires
correspondent aux rotations.

00:02:49.430 --> 00:02:53.999
Et le reste, 3N-6 ou 3N-5
pour les molécules linéaires,

00:02:53.999 --> 00:02:56.127
sont les vibrations.

00:02:56.127 --> 00:02:58.011
Qu'est-ce qui cause tout ce mouvement ?

00:02:58.011 --> 00:03:02.053
Les molécules bougent car elles absorbent
l'énergie autour d'elles,

00:03:02.053 --> 00:03:05.748
principalement sous forme de chaleur
ou de radiation électromagnétique.

00:03:05.748 --> 00:03:08.355
Quand cette énergie est transférée
aux molécules,

00:03:08.355 --> 00:03:09.415
elles vibrent,

00:03:09.415 --> 00:03:10.221
pivotent,

00:03:10.221 --> 00:03:12.507
ou se déplacent plus vite.

00:03:12.507 --> 00:03:14.724
L'énergie cinétique
des molécules et des atomes

00:03:14.724 --> 00:03:16.534
croît avec la rapidité du mouvement.

00:03:16.534 --> 00:03:20.662
Cela se traduit par une hausse 
de température et d'énergie thermique.

00:03:21.002 --> 00:03:25.445
C'est le procédé utilisé par votre four
micro-ondes pour chauffer vos aliments.

00:03:25.445 --> 00:03:29.247
Le four émet des radiations micro-ondes
qui sont absorbées par les molécules,

00:03:29.247 --> 00:03:31.723
en particulier celles qui composent l'eau.

00:03:31.723 --> 00:03:33.659
Elles s'agitent de plus en plus vite,

00:03:33.659 --> 00:03:38.101
et s'entrechoquent, augmentant la chaleur
de l'aliment et l'énergie thermique.

00:03:38.101 --> 00:03:40.513
L'effet de serre en est un autre exemple.

00:03:40.513 --> 00:03:43.310
Certains rayons solaires
atteignant la surface de la Terre

00:03:43.310 --> 00:03:45.545
sont renvoyés dans l'atmosphère.

00:03:45.545 --> 00:03:49.676
Les gaz à effet de serre comme la vapeur
et le dioxyde de carbone

00:03:49.676 --> 00:03:52.291
absorbent cette radiation et accélèrent.

00:03:52.291 --> 00:03:57.573
Ces molécules plus chaudes et rapides 
lâchent des infrarouges dans tous les sens

00:03:57.573 --> 00:04:00.346
y compris vers la Terre, qui se réchauffe.

00:04:00.346 --> 00:04:03.338
Tout ce mouvement moléculaire 
peut-il s'arrêter ?

00:04:03.338 --> 00:04:05.940
On pourrait croire que c'est le cas
au zéro absolu,

00:04:05.940 --> 00:04:07.815
la température la plus froide possible.

00:04:07.815 --> 00:04:10.677
Personne n'a réussi à refroidir
quoi que ce soit à ce point,

00:04:10.677 --> 00:04:11.998
mais même si on le pouvait,

00:04:11.998 --> 00:04:16.213
les molécules bougeraient encore,
à cause du principe de mécanique quantique

00:04:16.213 --> 00:04:18.561
nommé l'énergie du point zéro.

00:04:18.561 --> 00:04:22.747
Autrement dit, tout est en mouvement
depuis le début de l'univers

00:04:22.747 --> 00:04:26.220
et le sera encore bien, bien longtemps
après notre disparition.