ACTIVITÉ D'EXPLORATION


1
Quelques ordres de grandeur





Doc. 2
Les masses records du monde animal

L'éléphant d’Afrique
L’animal terrestre le plus massif est l’éléphant d’Afrique. Il peut peser jusqu’à 7 tonnes. La baleine bleue détient le record du monde marin et peut peser jusqu’à 200 tonnes.

Compétence

MATH : Pratiquer le calcul numérique : puissances de 10

VAL : Précisions et incertitudes

Synthèse de l'activité

Y a-t-il une différence significative entre la masse d’un atome et celle de son noyau ?


Questions

Voir les réponses
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1. Doc. 1 Quel est le diamètre d’un atome ? Quel est le diamètre de son noyau ? Exprimer ces distances en mètre à l’aide des puissances de 10.


2. Doc. 1 et 2 Si le noyau d’un atome de cuivre avait la masse d’un éléphant, quelle serait la masse d’un électron ? Citer un animal qui pourrait avoir cette masse.


3. Doc. 3 Avec une balance adaptée, on pèse un éléphant avec une souris de masse 20 g sur le dos, puis on repèse l'éléphant sans la souris. Qu’affiche alors la balance ? Commenter.


4. La masse d’un atome de sodium est m=3,8×1026m=3\text{,}8 \times 10^{-26} kg. Combien d’atomes de sodium faudrait-il pour que la balance de précision affiche une masse de 1,000 g ? Pourrait-elle détecter la perte d’un électron par atome ?

Doc. 1
Un monde microscopique

La matière est composée de molécules elles-mêmes constituées d’atomes, eux-mêmes constitués de noyaux entourés d’un cortège d’électrons. [...] La masse d’un atome est concentrée dans le noyau. […] Par exemple, pour l’atome de cuivre, le noyau a une masse de 102510^{-25} kg et la masse de l’électron est cent mille fois plus petite. [...] Il faut avoir en tête l’échelle des dimensions.

Le diamètre d’un atome est voisin d’un centième de millionième de centimètre. Celui d’un noyau d’atome est cent mille fois plus petit. On voit donc que presque toute la masse d’un atome est concentrée en un noyau central et que, loin sur la périphérie, se trouve un cortège qui est fait de particules de charge électrique négative, les électrons.


Georges Charpak, La Vie à fil tendu, 1993, Éditions O. Jacob.

Doc. 3
Des balances hors normes

Pour peser des masses importantes, on peut utiliser une balance munie d’un crochet dont les caractéristiques données par un fabriquant sont les suivantes :

Réference Masse maximale Précision
MCW09T12 12 000 kg 5 kg

Ce même fabricant peut fournir des balances de précision avec les caractéristiques suivantes :

Référence Masse maximale Précision
440-21A 60 g 0,001 g

Par intuition

Quelle est la différence de masse entre un atome de sodium Na\text{Na} et un ion sodium Na+\text{Na}^{+} ?


Un atome est un objet très petit. Il est difficile de prendre conscience de sa taille réelle et de la répartition de sa masse dans le volume qu’il occupe.

➜ Peut-on utiliser des objets de la vie quotidienne pour mieux appréhender les caractéristiques de l'atome ?

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