Physique-Chimie 2de

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1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Identification des espèces chimiques
Ch. 2
Composition des solutions aqueuses
Ch. 3
Dénombrer les entités
Ch. 5
Le cortège électronique
Ch. 6
Stabilité des entités chimiques
Ch. 7
Modélisation des transformations physiques
Ch. 8
Modélisation des transformations chimiques
Ch. 9
Synthèse de molécules naturelles
Ch. 10
Modélisation des transformations nucléaires
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Décrire un mouvement
Ch. 12
Modéliser une action sur un système
Ch. 13
Principe d’inertie
3. Ondes et signaux
Ch. 14
Émission et perception d’un son
Ch. 15
Analyse spectrale des ondes lumineuses
Ch. 16
Propagation des ondes lumineuses
Ch. 17
Signaux et capteurs
Méthode
Fiches méthode
Fiches méthode compétences
Annexes
Chapitre 4
Activité 1 - Activité d'exploration

Quelques ordres de grandeur

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Problématique de l'activité
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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Par intuition

Quelle est la différence de masse entre un atome de sodium \text{Na} et un ion sodium \text{Na}^{+} ?
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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 10^{-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.
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Doc. 2
Les masses records du monde animal

Placeholder pour L'éléphant d'AfriqueL'éléphant d'Afrique
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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.
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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 :

RéferenceMasse maximalePrécision
MCW09T1212 000 kg5 kg

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

RéférenceMasse maximalePrécision
440-21A60 g0,001 g
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Questions
Compétence(s)
MATH : Pratiquer le calcul numérique : puissances de 10
VAL : Précisions et incertitudes

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\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 ?
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Synthèse de l'activité
Y a-t-il une différence significative entre la masse d'un atome et celle de son noyau ?
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