3ème Chapitre 1 : De l’atome à l’univers Thème 1

I -Les modèles de l’atome

I.1 -Les modèles historiques

L’atome a connu plusieurs modèles au fil des siècles :

Démocrite

IVe AV JC

Grain indivisible

Dalton

Début XIXe

Atome rond et plein

Thomson

Début XXe

Cake

Rutherford

1910

Atome planétaire

I.2 -Le modèle actuel de l’atome

L’atome est électriquement neutre.

Les électrons sont en mouvement autour du noyau. Ils se déplacent de façon complexe dans une zone appelée nuage électronique (où il est probable qu’ils se situent). Il porte une seule charge électrique négative. ( -1 )

Le noyau est composé de deux types de particules appelées nucléons :

Presque toute la masse de l’atome est contenue dans son noyau.

On attribue à chaque atome un symbole et un numéro atomique qui correspond au nombre de protons.

Les atomes connus sont regroupés dans la classification périodique.


I.3 -Exemples


Application à l’atome de …

Objet de groupe 8


  • La charge électrique d’un proton = +1

  • La charge électrique du noyau = +6

  • La charge électrique d’un électron = -1

  • La charge électrique du nuage = -6

  • La charge électrique de l’atome = 0

  • Le numéro atomique = 6→C


La taille des atomes. (9 p 140)

Le diamètre d’un atome est de l’ordre de 10-10 m, celui de son noyau est de l’ordre de 10-15 m.


taille de l’atome

1 × 10-10 m

6 × 103 m

taille du noyau

1 × 10-15 m

6 × 10-2 m


Si la taille du noyau était de 6 cm, l’atome mesurerait 6 km.


Le nombre d’atomes de mon corps

On considère être composé uniquement d’atomes de carbone. Quel est le nombre d’atomes du corps d’une personne de 50 kg sachant qu’un atome de carbone pèse : 1,99 × 10-26 kg


n=50 kg/(1,99 × 10-26 kg)=2,5 × 1027 atomes

n= 2 500 000 000 000 000 000 000 000 000 atomes

n = 2,5 milliards de milliards de milliards d’atomes.



II -Les modèles de l’univers

II.1 -Le modèle d’Aristote de l’univers

Sa conception de l’Univers est basée sur 3 idées fondamentales :


II.2 -Les mesures de Tycho Brahe


Les mesures de Tycho Brahe ont une précision inégalée et en observant une supernova et une comète, il met en défaut le modèle d’Aristote.

Il confirme les travaux de Copernic. Galilée et le système héliocentrique.


Planètes : Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune


II.3 -Le modèle actuel de l’univers

Depuis le Soleil n’est plus le centre de l’univers. Les modèles deviennent de plus en plus précis.


Résumé
L’univers a 13,8 milliards d’années et il est en expansion. Il est composé principalement de vide, d’hydrogène et d’hélium.

Mon adresse dans l’univers

Rennes < Bretagne < France < Europe < Terre (planète) < Système Solaire (du Soleil – notre étoile) < Voie Lactée (Galaxie) < Univers

Tycho Brahe et l’immuabilité des cieux

Après la remise en cause de la Terre comme centre du monde par Copernic, le concept d’immuabilité des cieux, un autre pan de l’astronomie d’Aristote, s’écroula à la fin du XVIe siècle.

I -Une étoile nouvelle dans un ciel immuable

Ceci se produisit en 1572, lorsqu’apparut dans le ciel une nouvelle étoile qui fut visible en plein jour pendant un mois et qui continua à briller pendant un an et demi. Nous savons aujourd’hui qu’il s’agissait en fait d’une étoile de notre Galaxie qui venait d’exploser – une supernova.

Pour les astronomes de l’époque, qui se référaient à l’immuabilité des cieux d’Aristote, ce phénomène ne pouvait s’être produit qu’à l’intérieur de la sphère de la Lune, donc près de la Terre, dans le royaume de l’imperfection et du changement.

Mais grâce à des mesures précises de la position de l’étoile nouvelle, l’astronome danois Tycho Brahe montra que celle-ci était absolument immobile et fixe par rapport aux autres étoiles. Or, si l’astre nouveau avait réellement été proche de la Terre, il aurait dû se déplacer dans le ciel comme les planètes.

Tycho Brahe aboutit donc à la seule conclusion possible : l’étoile nouvelle devait se trouver bien plus loin que les autres planètes, dans le domaine des étoiles. Les cieux n’étaient donc pas immuables, mais soumis au changement comme la Terre, et le doute commença à s’installer sur le dogme d’Aristote.


Tycho Brahe

Tycho Brahe : Knudstrup, 1546 – Prague, 1601

II -Une comète au-delà de la Lune

Ces doutes furent confirmés cinq ans plus tard, en 1577. Tycho Brahe observa le passage d’une comète brillante et analysa son mouvement. Ses observations montrèrent que la comète se déplaçait par rapport au fond constitué par les étoiles, mais beaucoup plus lentement que la Lune.

La comète devait donc elle aussi se trouver au-delà de l’orbite de notre satellite, alors que les comètes avaient toujours été considérées comme des phénomènes atmosphériques.

Les observations de cette comète confirmèrent donc les résultats de 1572, en mettant en évidence un deuxième objet céleste soumis à des changements.

Les observations de la comète allèrent encore plus loin. En les analysant, Tycho Brahe montra que la trajectoire du corps n’était pas circulaire, mais de forme elliptique (ovale). Le dernier pan de la pensée aristotélicienne, le mouvement circulaire des planètes, commençait également à trembler.


  1. Quels sont les deux phénomènes qui lui permettent de contester le modèle d’Aristote ?
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  2. Quel est le mouvement de la comète et le mouvement réel des planètes ?
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  3. Qu’est ce qui permet à Tycho Brahé d’obtenir des résultats irréfutables ?
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