Contenu
- TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
- La petite taille des atomes
- Unités et échelle
- Pouvoirs des 10 et notation scientifique
- Comparaison d'atomes avec de plus grands objets
- Les baleines bleues aux abeilles
Lorsque vous comparez des atomes à des objets plus volumineux (avec une grande disparité de taille), des ordres de grandeur montrent comment quantifier les différences de taille. Les ordres de grandeur vous permettent de comparer la valeur approximative d'un objet extrêmement petit, telle que la masse ou le diamètre d'un atome, à un objet beaucoup plus grand. Vous pouvez déterminer l'ordre de grandeur en utilisant la notation scientifique pour exprimer ces mesures et quantifier les différences.
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
Pour comparer la taille d'un grand atome à un atome beaucoup plus petit, les ordres de grandeur vous permettent de quantifier les différences de taille. Les notations scientifiques vous aident à exprimer ces mesures et à attribuer une valeur aux différences.
La petite taille des atomes
Le diamètre moyen d'un atome est compris entre 0,1 et 0,5 nanomètre. Un mètre contient 1 000 000 000 nanomètres. Les petites unités, telles que les centimètres et les millimètres, généralement utilisées pour mesurer de petits objets pouvant tenir dans votre main, sont toujours beaucoup plus grandes qu'un nanomètre. Pour aller plus loin, il y a 1 000 000 nanomètres au millimètre et 10 000 000 nanomètres au centimètre. Les chercheurs mesurent parfois les atomes en fonction de leurs valeurs, une unité égale à 10 nanomètres. La taille des atomes varie de 1 à 5 angströms. Un angström est égal à 1/10 000 000 ou 0,0000000001 m.
Unités et échelle
Le système métrique facilite la conversion entre les unités car il est basé sur des puissances de 10. Chaque puissance de 10 équivaut à un ordre de grandeur. Certaines des unités les plus courantes pour mesurer la longueur ou la distance incluent:
Pouvoirs des 10 et notation scientifique
Exprimez des puissances de 10 en utilisant la notation scientifique, où un nombre, tel qu'un, est multiplié par 10 et élevé par un exposant, n. La notation scientifique utilise les puissances exponentielles de 10, où l'exposant est un entier représentant le nombre de zéros ou de décimales dans une valeur, tels que: un x 10n
L'exposant crée de grands nombres avec une longue série de zéros ou de petits nombres avec beaucoup de décimales bien plus faciles à gérer. Après avoir mesuré deux objets de tailles très différentes avec la même unité, exprimez les mesures en notation scientifique afin de faciliter leur comparaison en déterminant l’ordre de grandeur des deux nombres. Calculez l'ordre de grandeur entre deux valeurs en soustrayant la différence entre ses deux exposants.
Par exemple, un grain de sel mesure 1 mm de diamètre et une balle de baseball mesure 10 cm. Une fois convertis en mètres et exprimés en notation scientifique, vous pouvez facilement comparer les mesures. Le grain de sel mesure 1 x 10-3 m et le baseball mesure 1 x 10-1 m. Soustraire -1 à -3 donne un ordre de grandeur de -2. Le grain de sel est deux ordres de grandeur plus petit que le baseball.
Comparaison d'atomes avec de plus grands objets
Comparer la taille d'un atome à des objets assez grands pour voir sans microscope nécessite des ordres de grandeur beaucoup plus grands. Supposons que vous compariez un atome de 0,1 nm de diamètre à une pile AAA de 1 cm de diamètre. Conversion des deux unités en mètres et en utilisant la notation scientifique, exprimez les mesures sous forme de 10-10 m et 10-1 m, respectivement. Pour trouver la différence en ordre de grandeur, soustrayez l'exposant -10 de l'exposant -1. L'ordre de grandeur est égal à -9. Le diamètre de l'atome est donc inférieur de neuf ordres de grandeur à celui de la batterie. En d'autres termes, un milliard d'atomes pourraient s'aligner sur le diamètre de la batterie.
L'épaisseur d'une feuille de papier est d'environ 100 000 nanomètres ou 105 nm. Une feuille de papier est environ six ordres de grandeur plus épaisse qu'un atome. Dans cet exemple, une pile de 1 000 000 d'atomes aurait la même épaisseur qu'une feuille de papier.
En utilisant l’aluminium comme exemple spécifique, un atome d’aluminium a un diamètre d’environ 0,18 nm par rapport à une pièce de dix cents qui a un diamètre d’environ 18 mm. Le diamètre de la pièce de dix cents est supérieur de huit ordres de grandeur à celui de l’atome d’aluminium.
Les baleines bleues aux abeilles
Pour la perspective, comparez les masses de deux objets qui peuvent être observés sans microscope et sont également séparés par plusieurs ordres de grandeur, tels que la masse d'un rorqual bleu et d'une abeille. Un rorqual bleu pèse environ 100 tonnes métriques, soit 108 grammes. Une abeille pèse environ 100 mg, soit 10-1 g. La baleine est neuf fois plus grande que l’abeille. Un milliard d'abeilles domestiques ont à peu près la même masse qu'une baleine bleue.