introduction

INTRODUCTION
1.
Ordres de grandeur
Il est essentiel de pouvoir situer les phénomènes dans un contexte général. C'est la raison pour
laquelle, avoir une idée des ordres de grandeurs est fondamental. Ceci oblige à une réflexion, à
une prise de conscience et à une structuration des idées. Par exemple, discuter de la taille d'une
galaxie exige de préciser de quoi l'on parle, de situer notre Terre à l'intérieur de notre propre
galaxie, d'évoquer les difficultés rencontrées pour effectuer une telle mesure , etc.
1.1 Grandeurs fondamentales
Distances en mètres.
Taille d'un noyau atomique
Taille d'un atome
Taille d'une bactérie
Dimensions de la salle:
Longueur du corridor:
Hauteur du bâtiment:
Distance à la Lune.
Commentaire:
Distance au Soleil:
Taille du système solaire:
Taille de notre Galaxie:
Temps en secondes.
Durée du battement d'aile d'une mouche:
Durée du parcours Terre-Lune pour la lumière:
Durée du parcours Terre-Soleil pour la lumière:
Durée du parcours Terre-confins du système solaire pour la lumière:
Année:
Age de la Terre:
Age de l'Univers:
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Masses en kilogrammes.
Masse d'un électron:
Masse d'un nucléon:
Masse du noyau d'un atome:
Masse d'un atome:
Masse d'une bactérie:
Masse de la Terre
Masse du Soleil
Masse Galaxie
Vitesses en m/s et en km/h
Vitesse d'un marcheur
Vitesse d'une voiture
Vitesse d'un avion
Vitesse du son
Vitesse de libération de l'attraction terrestre
Vitesse de la lumière
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1.2 Vaste comme l'univers...
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1.3 Minuscule comme l'atome...
L'hypothèse atomique a été utilisée par Dalton (début du XIXème siècle). Sa structure a été
révélée peu à peu suite à la découverte de l'électron (1898) puis à celle du noyau (1911). L'atome
peut ainsi être schématisé(!!!) comme ci-dessous:
Electron
Proton
Neutron
Masses:
La masse du proton est environ égale à celle du neutron. Ces deux constituant du noyau sont
appelés nucléons. Leur masse vaut environ MN=1,67.10-27 kg.
La masse de l'électron est beaucoup plus faible: Mél=9,11.10-31 kg
Charges:
Le neutron, comme son nom l'indique, ne porte pas de charge électrique. Le proton et l'électron
portent tous deux une charge électrique opposée, mais élémentaire (c'est-à-dire la plus petite
possible) notée e. Cette charge élémentaire vaut e=1,6.10-19 C.
L'atome est neutre (autant l'électrons que de protons). La charge du noyau est égale au nombre de
protons fois e.
Dimensions:
La dimension de l'atome est de l'ordre de D=10-10 m. Son noyau est 100'000 fois plus petit.
Voici la 'position' de l'atome dans la structure des éléments:
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Exemple:
Dans le tableau périodique on trouve les indications donnant le nom de l'élément, son numéro
atomique Z, c'est-à-dire le nombre de protons du noyau et par conséquent le nombre d'électrons
orbitaux, le nombre atomique A, c'est-à-dire le nombre de nucléons dans le noyau. Ces
indications doivent permettre de déterminer la charge du noyau et sa masse.
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Soit l'élément uranium: U238
Noyau: 92 protons et (238-92)= 146 neutrons ou 238 nucléons
Nombre d'électrons orbitaux: 92 électrons.
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Masse: on peut négliger la masse des électrons. On a donc pour la masse d'un atome d'uranium:
MU =238 X 1,66.10-27 kg
Autre méthode: connaissant la masse molaire de l'uranium, c'est-à-dire sachant qu'une mole
d'U238 possède une masse de 238 grammes, on en déduit la masse d'un atome:
MU=238.10-3 kg / NA où NA est le nombre d'Avogadro, 6.1023 atomes.
La mise en évidence la plus détaillée que l'on ait de l'atome, est fourni par les microscopes à effet
tunnel (nanoscopes), où les amplitudes du relief sont de l'ordre de 0,1 nm.
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