Physique Chimie
Qu'est ce que l'Univers ?
1. Définition
L'Univers désigne l'ensemble de tout ce qui existe comprenant la totalité des êtres et des choses et les lois qui le régissent.
Tout ce qui existe appartient à l'Univers, ce qui inclu aussi l'infiniment petit avec par exemple les molécules, les atomes, ... et l'infiniment grand avec les étoiles, les galaxies, etc.
2. L'infiniment petit
Vous connaissez déjà l'atome étudié en 3ème, composé d'un noyau chargé
d'électricité positive, et entouré d'électrons chargés d'électricité négatives.
Le diamètre du noyau d'un atome est d'environ 10-15 mètre,
et celui de l'atome entier est d'environ 10-10 mètre.
Par comparaison des bactéries comme l'Escherichia Coli ont une longueur
moyenne de 2 µm ( 1 µm = 10-6 mètre ).
L'Escherichia Coli est-elle plus grande, ou plus petite qu'un atome ?
Combien faudrait-il d'atomes mis bout à bout pour obtenir la longueur de cette
bactérie ?
3. L'infiniment grand
La nuit, l'été, en levant les yeux vers le ciel, nous apercevons une région plus riche
en étoiles. Cette région représente un bras de notre galaxie, que nous appelons :
"La voie lactée", a cause de la lueur blanchâtre qu'elle dégage. Notre galaxie a un
diamètre d'environ 100 000 année lumière, et contient au moins 200 milliards d'étoiles.
On estime qu'environ 350 milliards de grandes galaxies appartiennent à notre univers
visible représenté par une sphère d'environ 14 milliards d'années lumière de rayon.
En savoir plus : "http://atunivers.free.fr/index.html"
Le système solaire limité à l'orbite de Neptune a un diamètre de 0,001 année lumière. Par combien faudrait-il multiplier cette distance pour obtenir le diamètre de notre Galaxie ?
4. L'état lacunaire de la la matière
Nous avons vu plus haut que l'atome est 100 000 fois plus grand que son propre noyau. Imaginons que ce noyau soit représenté par une bille de 1 cm de diamètre. Quel serait alors le diamètre de l'atome complet si les proportions sont respectées ?
Vous avez surement trouvé et donc conclus que si l'atome était représenté par une sphère d'un kilomètre de diamètre, il contiendrait seulement moins d'un centimètre cube de matière. Le reste étant de l'absence de matière, donc du vide.
Refaire le même raisonnement avec le système "Terre - Lune". On supposera avoir ramené la distance
entre ces deux astres à 500 mètres. Calculez alors le diamètre de la terre a cette échelle.
En déduire de quelle façon générale se répartie la matière de l'infiniment petit, à l'infiniment
grand ?
De l'atome aux galaxies, le remplissage de l’espace par la matière est essentiellement lacunaire.
5. Réponses aux questions
a) L'Escherichia Coli est-elle plus grande, ou plus petite qu'un atome ?
- Diamètre de l'atome = 10-10 m = 0,000 000 000 1 m
- Longueur de la bactérie = 2 × 10-6 m = 0, 000 002 m
La bactérie est donc plus grande que l'atome. Elle est fabriquée avec des atomes.
b) Combien faudrait-il d'atomes mis bout à bout pour obtenir la longueur de cette bactérie ?
-
Posons "n" le nombre d'atomes nécessaire pour obtenir la longueur de la bactérie.
Ecrivons l'équation : Diamètre de l'atome × n = Longueur de la bactérie
Soit encore en divisant chaque membre par le diamètre de l'atome :
n = Longueur de la bactérie / Diamètre de l'atome = 2 × 10-6 ÷ 10-10 = 2 × 10-6 × 1010 = 2 × 10(10 - 6) = 2 × 104.
Il faut donc 20 000 atomes mis bout à bout pour reconstituer la longueur de cette bactérie.
c) Le système solaire limité à l'orbite de Neptune a un diamètre de 0,001 année lumière. Par combien faudrait-il multiplier cette distance pour obtenir le diamètre de notre Galaxie ?
-
C'est un exercice du même type que le précédent. On peut donc écrire que :
n = 100 000 ÷ 0,001 = 100 000 000
On pourrait donc mettre bout a bout 100 million de système solaire (limité à l'orbite de Neptune) pour obtenir le diamètre de notre galaxie. Elle est donc gigantesque !