TS – V.1 Transfert d'énergie entre système macroscopique Activité 1 D Du um ma ac cr ro os sc co op piiq qu ue ea au u m miic cr ro os sc co op piiq qu ue e SSoom mm maaiirree -I- Du macroscopique: Les étoiles à neutrons. -------------------------------2 -II- Au microscopique: La microscopie. --------------------------------------3 Documents: ---------------------------------------------------------------- 3 Etude des documents: -------------------------------------------------------- 4 1.1. 2.1. Voir l'infiniment petit. --------------------------------------------------------- 4 Le microscope à force atomique. ------------------------------------------------- 4 Notions et contenus : • Constante d’Avogadro. Compétences attendues : • • Extraire et exploiter des informations sur un dispositif expérimental permettant de visualiser les atomes et les molécules. Évaluer des ordres de grandeurs relatifs aux domaines microscopique et macroscopique. j∞f Il faudrait essayer d'être heureux, ne serait-ce que pour donner l'exemple. 1/4 TS – V.1 Transfert d'énergie entre système macroscopique Activité 1 D Du um ma ac cr ro os sc co op piiq qu ue ea au u m miic cr ro os sc co op piiq qu ue e -I- Du macroscopique: Les étoiles à neutrons. Les supernovae sont des explosions impressionnantes d'étoiles très massives qui marquent le stade final de la vie de ces étoiles. Étudions les ordres de grandeur associés à ces phénomènes stellaires spectaculaires. Extraire des informations: a) Relever dans un tableau les valeurs numériques citées dans les documents ci-dessus concernant la masse et la taille d'une étoile super géante dans différentes phases de sa vie. Interpréter les documents: b) Rappeler l'ordre de grandeur de la taille du noyau atomique et le comparer à l'ordre de grandeur de la taille du « noyau» évoqué dans le texte, appelé aussi étoile à neutrons. c) Rappeler l'ordre de grandeur de la masse d'un neutron et le comparer à l'ordre de grandeur de la masse de l'étoile à neutrons. d) En considérant que l'étoile à neutrons est constituée essentiellement de neutrons, calculer l'ordre de grandeur du nombre de neutrons dans cette étoile. e) Déterminer l'ordre de grandeur de la quantité de neutrons (en mole) contenue dans l'étoile. f) Calculer le volume de l'étoile à neutrons, considérée comme sphérique, et en déduire ordre de grandeur de la densité volumique de cette étoile. Ce résultat confirme-t-il la dernière phrase du texte? Conclure: g) Rédiger une courte synthèse argumentée pour justifier la densité extraordinaire de l'étoile à neutrons. Données: • Masse solaire: unité de masse égale à la masse du Soleil: Ms= 1,989 x1030 kg. • Rayon solaire: le Soleil n'est pas une sphère parfaite. Cependant, son rayon est évalué à: RS = 7,O.10 5 km j∞f Il faudrait essayer d'être heureux, ne serait-ce que pour donner l'exemple. 2/4 TS – V.1 Transfert d'énergie entre système macroscopique Activité 1 -II- Au microscopique: La microscopie. Documents: 3 Vocabulaires: - La topographie d'une surface est une représentation des détails de cette surface (et donc ici des entités constituant l'échantillon). - La résolution est la plus petite dimension que l'appareil peut détecter. j∞f Il faudrait essayer d'être heureux, ne serait-ce que pour donner l'exemple. 3/4 TS – V.1 Transfert d'énergie entre système macroscopique Activité 1 Etude des documents: 1.1. Voir l'infiniment petit. La structure de la matière est décrite par le modèle atomique depuis l'Antiquité, mais il a fallu attendre la toute fin du xx: siècle pour pouvoir l'« observer ». h) Rappeler le domaine des longueurs d'onde du visible. i) En déduire la limite de résolution des microscopes optiques. j) Donner les deux noms des microscopes en champ proche cités dans le texte figure 4. k) Leur mode de fonctionnement est-il comparable à celui d'un microscope « classique» ? Expliquer. l) Les couleurs observées sur les images obtenues figure 2 correspondent elles aux couleurs des atomes? m) D'après la figure 1, quel est le rapport de grandeur entre les dimensions accessibles par l'œil humain et celles accessibles par un microscope en champ proche? Pour conclure: n) Les microscopes en champ proche permettent-ils de «voir» au sens propre les atomes? 2.1. Le microscope à force atomique. La recherche de l'infiniment petit amène les scientifiques à développer des instruments toujours plus précis. Le microscope à force atomique permet actuellement d'observer et d'étudier des objets de taille proche de celle de l'atome! Comprendre les documents: o) Quel est le rôle du balayage dans un microscope à force atomique? p) Quel est le rôle du laser et du photodétecteur ? q) Citer un élément qui limite la résolution du microscope à force atomique. Interpréter les documents: r) La couleur vue sur le document 7 est-elle la couleur réelle des atomes? s) Quelle est la surface, en m2, de cette image? t) Quelle est l'ordre de grandeur du nombre d'atomes de tungstène par m² ? u) Quelle est l'ordre de grandeur du rayon atomique d'un atome de tungstène? Conclure: v) Faire une recherche pour déterminer la résolution maximale du microscope optique et celle ou microscope à force atomique. w) Est-il possible de « voir» des atomes? x) Peut-on observer des fluides avec un microscope à force atomique? j∞f Il faudrait essayer d'être heureux, ne serait-ce que pour donner l'exemple. 4/4