Dimensions de l'univers et états de la matière

Dimensions dans l’univers

• L'univers contient des éléments de tailles très variées, allant des particules microscopiques aux galaxies.
• Les ordres de grandeur, exprimés en puissances de 10, permettent de comparer ces dimensions.
• Un atome mesure environ 10⁻¹⁰ m.
• Une cellule mesure environ 10⁻⁶ m.
• Un être humain mesure environ 1 m.
• La Terre mesure environ 10⁷ m.
• Le système solaire mesure environ 10¹³ m.
• Une galaxie mesure environ 10²¹ m.
• Le nanomètre (nm) et le micromètre (µm) sont adaptés aux dimensions microscopiques.
• Le centimètre (cm) et le mètre (m) sont adaptés à l'échelle humaine.
• Le kilomètre (km) et l'année-lumière sont adaptés aux dimensions astronomiques.
• Une année-lumière équivaut à la distance parcourue par la lumière en un an, soit environ 9 461 milliards de km.

Modèle moléculaire et états de la matière

• La matière possède une masse et occupe un volume, incluant l'air.
• La matière est constituée de molécules, elles-mêmes composées d'atomes.
• Un solide a une forme propre et un volume fixe, avec des molécules fortement liées et bien rangées qui vibrent légèrement.
• Un liquide n'a pas de forme propre, mais possède un volume fixe, avec des molécules faiblement liées qui glissent les unes sur les autres.
• Un gaz n'a ni forme ni volume propre, avec des molécules très espacées, libres et en mouvement constant.
• Dans l'eau chaude, un colorant se diffuse plus rapidement car les molécules de l'eau bougent plus vite.
• L'air est une matière, car son absence modifie une expérience (comme le niveau d'eau dans un récipient sous cloche).

Changements d’état et transformations de la matière

• En chauffant ou en refroidissant une substance, elle peut changer d'état.
• La fusion est le passage de l'état solide à l'état liquide, comme un glaçon qui fond.
• La solidification est le passage de l'état liquide à l'état solide, comme l'eau qui gèle.
• La vaporisation est le passage de l'état liquide à l'état gazeux, comme l'eau qui bout.
• La condensation est le passage de l'état gazeux à l'état liquide, comme la buée sur une vitre.
• La sublimation est le passage de l'état solide à l'état gazeux, comme la glace carbonique.
• La condensation solide est le passage de l'état gazeux à l'état solide, comme le givre sur les vitres.
• Lors d'un changement d'état, la température reste stable.
• La masse volumique, qui est le rapport entre la masse et le volume, est propre à chaque matière.
• La température de changement d'état est une caractéristique permettant d'identifier une substance.
  • L'eau bout à 100°C
  • L'alcool à -100°C.

Transformations physiques et chimiques

• Lors d'une transformation physique, la matière change d'état ou de forme, mais sa nature reste la même.
  • Glace qui fond
  • Papier froissé.
• Lors d'une transformation chimique, une nouvelle substance est créée.
  • Papier qui brûle
  • Fermentation du raisin en vin.
• Un atome est la plus petite particule d'un élément chimique.
• Une molécule est un assemblage d'atomes.
  • L'eau (H₂O) est composée de 2 atomes d'hydrogène et 1 atome d'oxygène.
  • Le dioxyde de carbone (CO₂) est composé de 1 atome de carbone et 2 atomes d'oxygène.
• Les symboles chimiques représentent les atomes (O = Oxygène, C = Carbone, Fe = Fer).
• Une formule chimique indique la composition d'une molécule.
• H₂O indique 2 hydrogènes et 1 oxygène.
• CO₂ indique 1 carbone et 2 oxygènes.

Pression, température et dilatation des gaz

• Plus la température est élevée, plus les molécules bougent vite.
• À 0 Kelvin (-273°C), les molécules sont immobiles.
• Un gaz exerce une pression en raison des chocs de ses molécules sur les parois.
• Si on chauffe un gaz, la pression augmente.
• Si on comprime un gaz, la pression augmente.
• En chauffant un gaz enfermé, la pression interne devient plus forte que la pression extérieure, ce qui peut faire sauter un bouchon.

Explorez les dimensions variées de l'univers, des atomes aux galaxies, en utilisant les ordres de grandeur. Découvrez les différents états de la matière et le modèle moléculaire. Le nanomètre et le micromètre sont adaptés aux dimensions microscopiques.