Chapitre 1 - l'Univers
Activité 1 : la formation de l’Univers
Voir act.Doc : 01_2_ activite Big bang et elements chimiques.pdf
voir livret p 20 à 23
Juste après le Big Bang, l’Univers est passé de la taille d’un point à une taille infinie.
Les particules les plus légères (électrons, neutrons, protons) se sont formées en premier puis se sont assemblées pour former les noyaux des éléments hydrogène et hélium.
Les premiers atomes formés (après plusieurs centaines de milliers d’années) sont les atomes d’hydrogènes (H) et les atomes d’hélium (He). Ils représentent encore environ 75% (H) et 24 % (He) de la matière ordinaire.
L’Univers est formé d’environ 5% de matière ordinaire. Le reste correspond à de l’énergie noire et de la matière noire, dont on ne connait que très peu de choses.
L’Univers connu a un peu moins de 14 milliards d’années.
Notre galaxie, la Voie Lactée, est âgée de 13,5 milliards d’années.
Notre système solaire (donc le Soleil et les planètes dont la Terre) est beaucoup plus jeune puisqu’il n’a que 4,5 milliards d’années.
Activité 2 : zoom sur les atomes et les éléments chimiques
Voir livret p 15
01_3_act. composition de l'atome.pdf
Un atome est constitué :
d’un noyau central positif, contenant des nucléons (protons positifs et neutrons sans charge)
d’un nuage électronique, contenant des électrons négatifs.
de 99,9% de vide
Un atome est neutre car il contient autant de protons que d’électrons.
Le numéro atomique Z est caractéristique d’un élément chimique : tous les atomes ayant le même numéro atomique Z correspondent au même élément chimique.
Remarque : le numéro atomique Z indique le nombre de protons dans le noyau d’un atome : tous les atomes d’un élément chimique contiennent le même nombre de protons. Ils peuvent avoir un nombre de neutrons différents : ce sont alors des isotopes de cet élément chimique.
Exemple : l’élément chimique carbone, de numéro atomique Z = 6 existe sous forme d’isotope carbone 12 (6 protons et 6 neutrons) et de carbone 14 (6 protons et 8 neutrons)
Activité 3 : les dimensions du macroscopique au microscopique
Voir livret p 23 + p 51
01_4_activité dimensions et puissances de 10.pdf
Les dimensions gigantesques de l’Univers nécessitent d’autres unités que le mètre, ainsi que des nombres en puissance de 10.
Les unités utilisées pour les distances dans l’espace sont :
le kilomètre (km) pour les tailles d’une planète/étoile
l’unité astronomique (u.a) pour les distances dans le système solaire —> 1 u.a = 150 millions de km = distance Terre-Soleil
l’année-lumière (a.l) pour les distances entre les étoiles, les tailles des galaxie —> 1 a.l = distance parcourue par la lumière en 1 an = 9,4 × 1012 km = 9 400 milliards de km
Exemple : Diamètre de la Terre = 12 750 km
Distance Jupiter-Soleil = 5.2 u.a —> 5 fois plus éloignée du Soleil que la Terre
taille Voie lactée = 100 000 a.l
Pour décrire les dimensions de l’atome, il faut utiliser les puissances de 10 négatives, indiquant des nombres extrêmement petits (voir fiche méthode livret p 58).
diamètre de l’atome : de l’ordre de 10-10 m = 0,1 nanomètre (0,1 nm) = 0, 000 000 000 1 m
dimensions du noyau de l’atome : de l’ordre de 10-15 m = 1 femtomètre (1 fm) —> le noyau est environ 100 000 fois plus petit que l’atome.
dimensions des électrons : négligeable.
DONC l’atome a une structure lacunaire car il est constitué à 99% de vide.
masse de l’atome : dépend du nombre de nucléons mais de l’ordre de 10-27 kg
masse de l’électron : environ 10-31 kg —> la masse des électrons est négligeable par rapport à la masse du noyau.
DONC La masse de l’atome est concentrée dans le noyau.