DES ELEMENTS DANS L`UNIVERS (CONSIGNES

Univers
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DES ELEMENTS DANS L’UNIVERS (CONSIGNES)
BUT : Etudier l’évolution de l’Univers.
Etudier l’abondance relative des éléments chimiques dans l’Univers, le Soleil, la
Terre et le corps humain.
Utiliser un tableur pour construire des diagrammes circulaires et des diagrammes à
barres
COMPETENCES : APP COM
AUT
Trier, classer et synthétiser l'information APP3
Présenter avec l'outil informatique COM3
Des données et des documents sont disponibles via l’ENT (ouvrir avec Mozilla) :
Ressources / Cours en ligne / Physique-Chimie 2nde / Des éléments dans l’Univers
Document : C’est la reproduction du document au dos de cette feuille.
Données : Contient un tableau d’abondance d’éléments et un schéma de coupe terrestre
(celui de la feuille bilan)
Tableur élément : C’est un fichier Excel comprenant plusieurs onglets (feuilles de calcul)
qu’il faudra compléter et enregistrer SANS CHANGER LE NOM dans Mon espace per-
sonnel / Mes devoirs
IL CONVIENDRA DE BIEN LIRE ET DE TENIR COMPTE
DES CONSIGNES QUI FIGURENT SUR L’ONGLET Exemples
Le fichier Tableur élément sera remis en fin de séance via l’ENT.
Lecture
Lire le document ci-joint (disponible également via l’ENT)
1. Les premiers éléments chimiques et la création de l'univers
Compléter le texte de la feuille bilan. Lorsqu'il y aura lieu, on donnera les nom et sym-
bole chimique.
2. Les éléments dans l’univers
A l'aide du tableur et du tableau de la feuille Données, réaliser les diagrammes circu-
laires correspondant aux éléments présents dans l’Univers, le Soleil, et la Terre (choisir
les onglets correspondants).
Compléter le texte (feuille bilan) : on donnera les nom et symbole chimique.
3. La Terre
A l'aide du tableur et du tableau de la feuille Données, réaliser les diagrammes à
barres correspondant aux éléments présents dans l'environnement de la Terre (croûte,
océans, atmosphère).
Compléter le schéma de la Terre (feuille bilan) en mettant le nom des différentes parties
et le symbole des principaux éléments (ceux qui sont relativement les plus abondants).
Compléter le texte (feuille bilan) : on donnera les nom et symbole chimique.
Comment justifier la différence entre les quantités de fer dans la Terre et dans la
croûte ?
4. Le corps humain
A l'aide du tableur et du tableau de la feuille Données, réaliser le diagramme circu-
laire correspondant aux éléments présents dans le corps humain.
Compléter le texte (feuille bilan) : on donnera les nom et symbole chimique.
Univers
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DES ELEMENTS DANS L’UNIVERS (DOCUMENT)
Le grand chambardement
Tout aurait commencé par une gigantesque explosion, il y a environ quinze milliards d'années. Un grand boum, se-
lon la théorie du "Big Bang". Si l’instant zéro de la naissance de l'univers reste un mystère (et plus encore ce qui pré-
cède), son évolution est mieux connue.
Quelques fractions de seconde après sa naissance (environ 10
-43
s), le nouveau-né est chétif, moins gros que le point
qui suit : "•", mais son envie de grandir semble insatiable ! Et quelle fièvre : des milliards de milliards de milliards de
degrés. Et en plus de cela, une énergie considérable, mise à profit pour fabriquer des particules.
Un millionième de seconde plus tard (10
-9
s), il a déjà bien grandi : sa taille atteint 2 à 3 années lumière, la fièvre
baisse de façon vertigineuse : elle n’est plus que de 10 000 milliards de degrés.
Déjà vieux d’une seconde sa température est 10 milliards de degrés ; c'est le règne des photons avec quelques pro-
tons, neutrons et électrons qui flottent de-ci, de-là.
Au bout d'une minute et quarante secondes environ, la température est passée à 1 milliard de degrés (presque froid !).
Les premiers noyaux vont se former à partir des neutrons et des protons; d’abord l'hydrogène
11
H puis le deutérium
21
H
et l’Hélium
42
He.
Après 300 000 ans, la température est d’environ 3 000 degrés. Les électrons s'associent aux noyaux pour former les
premiers atomes : atomes d'hydrogène, atomes d'hélium…
Des atomes aux galaxies
Un grand saut dans le temps, l’univers a maintenant environ un milliard d'années, de grandes masses se retrouvent
rassemblées pour constituer les galaxies. Comment ? On ne le sait pas encore.
On en dénombre plusieurs milliards. Chacune des galaxies est constituée d'étoiles, une galaxie moyenne comme la
nôtre (la Voie Lactée) compte plus de cent milliards d'étoiles. Ce sont dans ces étoiles où règnent des températures très
élevées (un million à un milliard de degrés ) que peuvent se produire des réactions de fusion nucléaire permettant de
transformer les noyaux légers en d'autres plus lourds, et par suite de fabriquer de nouveaux éléments. Ainsi, durant son
évolution, une étoile consomme d'abord l'hydrogène pour le transformer en hélium. A des températures plus élevées, la
fusion de l'hélium donne du carbone et de l'oxygène qui, à leur tour, seront utilisés pour donner de nouveaux éléments :
sodium, néon. phosphore, silicium ... jusqu'au fer, le noyau le plus stable et point final de ce processus de fusion.
Ainsi, en vieillissant, une étoile s'appauvrit de plus en plus en hydrogène et s'enrichit régulièrement en éléments
lourds.
Terre !
Le Big Bang a eu lieu maintenant depuis plus de 10 milliards d'années, notre Soleil et son système planétaire se cons-
tituent. Un nuage de gaz s'effondre sous l'effet de la gravitation, en son centre le Soleil, tout autour des grains de pous-
sière qui s’agglutinent et vont donner naissance aux planètes dont la notre : la Terre ! C’était il y a environ 5 milliards
d’années.
La Terre a la forme d'un globe, entouré d'une couche gazeuse : l'atmosphère.
La Terre peut être décrite en plusieurs couches concentriques de différentes épaisseurs. On distingue, de la surface
vers le centre :
• la croûte terrestre, d'épaisseur moyenne 7 km sous les océans, 3 5 km sous les continents, composée de silice et
de silicate double d'aluminium et de métal tel que le sodium, potassium, calcium, magnésium…
• le manteau (2 900 km) composé de silicates ferro-magnésiens
• le noyau (3 500 km) composé de nickel, de fer et en quantité moindre, de soufre et d'oxygène. Le mouvement
du fer liquide dans le noyau serait à l'origine du champ magnétique terrestre, responsable de l'orientation des bous-
soles.
Depuis la création de la Terre beaucoup de changements et d’évolution géologiques et l’apparition de la vie qui va
évoluer jusqu’à nous …
Tout à une fin ...
A partir de maintenant, encore cinq milliards d'années environ et la Terre retournera probablement à l'état de pous-
sière et de gaz. Le Soleil sera à la fin de son existence "actuelle" : il va exploser. Sur Terre, la chaleur sera si intense que
toute vie aura disparu, les océans se vaporiseront, la Terre rentrera en fusion et finira par se volatiliser dans l'espace.
Dérisoire ...
Finalement dans tout ça, une note de physique (bonne ou mauvaise), ça n’est pas si important …. (mais c’est quand
même mieux quand elle est bonne !)
Bibliographie :
Sciences et Avenir hors série n'62
Sciences et Vie Junior n'71
Eurêka n°1
« L’univers, une vieille histoire » C.Boyer et J.P Carrel (CERESP Dijon)

Univers
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D ES E LEMENTS DANS L ’U NIVERS
(
BILAN )
1. Les premiers éléments chimiques et la création de l'univers
APP
A la suite du ................... il s'est créé les premières particules: ........................, .........................,
.......................... et ........................
A partir de ces particules, se sont ensuite formés les premiers ........................ : .........................,
.......................... .......................... puis les premiers ........................ : .........................., ...................
Par des réactions de ......................…… ……........................, des noyaux de plus en plus
………………… se sont constitués; ce qui a donné d'autres éléments chimiques tels que :
..........................., ..................................... ………………………………………………………….
2. Les éléments dans l'univers
Les deux éléments les plus abondants dans l'univers sont : ......................................……………
Les deux éléments les plus abondants dans le Soleil sont: ......................................……………..
Les quatre éléments les plus abondants dans la Terre sont : .....................................……………
………………………………………………………
3. La Terre
Les diverses parties de la Terre et les éléments chimiques principaux qui s'y trouvent
Les deux éléments les plus abondants dans l'atmosphère sont .......................…………………...
Ce qui s'explique par l'abondance du ............................................................................................
Les deux éléments les plus abondants dans les océans sont : ........................................................
Ce qui s'explique par l'abondance de ..............................................................................………...
Le nom ancien SIAL donné à la croûte terrestre se justifie par la présence des éléments ............
Le nom ancien SIMA donné au manteau se justifie par la présence des éléments …………….
Le nom ancien NIFE donné au noyau se justifie par la présence des éléments ………………..
En comparant les quantités de fer dans la Terre et dans la croûte, on constate que :…………..
……………………………………………………………………………………………………….
Ce qui se justifie par ….…………………………………………………………………………….
4. Le corps humain
Les éléments les plus abondants dans le corps humain sont .......................…………………...
Cela se justifie car………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………….
Réalisation des diagrammes COM
Parties Eléments principaux
Océans
Croûte
Atmosphère
Univers
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DES ELEMENTS DANS L’UNIVERS (DONNEES)
TABLEAU DE DONNEES
Dans ce tableau, les éléments sont classés par ordre alphabétique. Les valeurs corres-
pondent à des pourcentages en nombre d’atomes
Eléments Univers Soleil Terre Croûte Océans
atmosphère Corps
humain
Al 1,6 8
Ar 0,45
C 0,06 0,04 0,02 0,19 0,02 12,8
Ca 3,5 0,24
Fe 0,004 0,003 14,3 4,5
H 90 92,1 0,2 0,22 66,2 2 61
He 9,6 7,8
Mg 0,005 0,004 16,5 2,2 0,03
N 0,01 0,007 0,004 76,1 1,4
Na 2,5 0,3 0,04
Ni 0,8
O 0,1 0,06 48,8 47 33,1 21,4 24,1
S 0,002 0,001 3,7
Si 0,005 0,005 13,8 28 0,05
COUPE TERRE
Atmosphère
Parties Eléments principaux
Océans
Croûte