Physique 23 : Mécanique
La structure de l'univers
L'univers et la matière

1. L'organisation de la matière aux
différentes échelles

Organisation de la matière	Ordre de grandeur (en mètres)
Les nucléons s'associent pour former des noyaux atomiques	10- 15
Les noyaux forment avec les électrons des atomes	10- 10
Les atomes peuvent se lier entre aux pour former des molécules	de 10- 10 à 10- 8
Les molécules interviennent dans la composition des cellules vivantes	10-5
Les cellules constituent les êtres humains	100
Les être humain vivent sur une planète: la Terre	107
La Terre est une planète du système solaire	1013
Le système solaire fait partie d'une galaxie: la voie lactée	1021
La voie lactée fait partie de notre univers	1026

2. Les constituants de l'atome

2.1. Les nucléons

Le noyau de l'atome est composé de nucléons.Il en existe deux sortes: les protons et les neutrons.

Les neutrons sont des particules neutres tandis que les protons portent une charge électrique élémentaire positive ( + e = 1.6 x 10^{- 19} C ).

Leur masse est par contre pratiquement la même et vaut environ 1.67 x 10^{- 27} kg ce qui correspond à un ordre de grandeur de 10^{- 27} kg.

2.2. Les éléctrons

Il gravitent autour du noyau et portent chacun une charge électrique élèmentaire négative ( - e = - 1.6 x 10^{- 19} C ).

Leur masse est nettement plus faible que celle des nucléons et vaut 9.1 x 10^{- 31}kg ce qui correspond à un ordre de grandeur de 10^{- 30} kg.

2.3. L' atome

Les atomes sont des particules neutres constituées d'un noyau central autour duquel gravitent des électrons.

Le symbole d'un atome est constitué du symbol chimique de l'élément, accompagné du nombre de nucléons ( A ) et du numéro atomique ( Z ).

On a donc un symbole du type:



A et Z permettent de connaitre les principales caractéristiques d'un atome:

• Z indique le nombre de protons dans le noyau.
• La différence A - Z permet d'obtenir N, le nombre de neutrons.
• Puisqu'un atome est neutre Z indique aussi le nombre d'électrons.
• Etant donné que la masse molaire d'un nucléon est de 1 g, A indique aussi la masse atomique molaire en grammes.

2.4. Les isotopes

Chaque élément chimique est caractérisé par un nombre de protons mais des noyaux ayant le même nombre de protons peuvent avoir un nombre de neutrons différents: on dit alors que ces atomes sont des isotopes.

2.5. La charge électrique des particules

La charge électrique portée par un électron ou un proton est (en valeur absolue) la plus petite qui puisse exister. Cela signifie que toute particule chargée porte un multiple de cette charge.

Cette charge est appelée charge électrique élémentaire, elle est notée e, sa valeur est de 1.6 x 10^{- 19}C . La charge de toute particule chargée peut donc se notée n x e où n est un entier posif ou négatif.