Lorsque l'on compare des atomes à des objets plus gros - avec une grande disparité de taille - les 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, tel 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; Pas lu)
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 de 0,1 à 0,5 nanomètre. Un mètre contient 1 000 000 000 nanomètres. Les unités plus petites, comme les centimètres et les millimètres, généralement utilisées pour mesurer de petits objets qui peuvent tenir dans votre main, sont toujours beaucoup plus grandes qu'un nanomètre. Pour aller plus loin, il y a 1 000 000 nanomètres dans un millimètre et 10 000 000 nanomètres dans un centimètre. Les chercheurs mesurent parfois des atomes dans les ansgtoms, une unité qui équivaut à 10 nanomètres. La gamme de taille des atomes est de 1 à 5 angströms. Une angstrom est égale à 1 /10.000.000 ou 0.0000000001 m.
Unités et échelle
Le système métrique facilite la conversion entre unités car il est basé sur des puissances de 10. Chaque puissance de 10 est égale à un ordre de grandeur. Voici quelques-unes des unités les plus communes pour mesurer la longueur ou la distance:
Pouvoirs exprès de 10 en utilisant la notation scientifique, où un nombre, tel que a, est multiplié par 10 élevé par un exposant, n. La notation scientifique utilise les puissances exponentielles de 10, où l'exposant est un entier qui représente le nombre de zéros ou de décimales dans une valeur, comme: ax 10n L'exposant fait de grands nombres avec une longue série de zéros ou de petits nombres avec beaucoup de décimales beaucoup plus gérable. Après avoir mesuré deux objets de tailles très différentes avec la même unité, exprimez les mesures en notation scientifique pour faciliter la comparaison en déterminant l'ordre de grandeur entre les deux nombres. Calculer l'ordre de grandeur entre deux valeurs en soustrayant la différence entre ses deux exposants. Par exemple, le diamètre d'un grain de sel mesure 1 mm et une balle de baseball mesure 10 cm. Lorsqu'il est converti en mètres et exprimé en notation scientifique, vous pouvez facilement comparer les mesures. Le grain de sel mesure 1 x 10 -3 m et la balle de baseball mesure 1 x 10 -1 m. Soustraire -1 de -3 donne un ordre de grandeur de -2. Le grain de sel est inférieur de deux ordres de grandeur au baseball. Comparaison des atomes avec des objets plus grands Comparer la taille d'un atome à des objets assez grands pour voir sans microscope nécessite beaucoup plus de commandes de magnitude. Supposons que vous compariez un atome qui a un diamètre de 0,1 nm avec une pile de taille AAA qui a un diamètre de 1 cm. Convertir les deux unités en mètres et en utilisant la notation scientifique, exprimer les mesures comme 10 -10 m et 10 -1 m, respectivement. Pour trouver la différence dans les ordres de grandeur, soustrayez l'exposant -10 de l'exposant -1. L'ordre de grandeur est -9, donc le diamètre de l'atome est neuf ordres de grandeur plus petit que la batterie. En d'autres termes, un milliard d'atomes pourrait 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 épais qu'un atome. Dans cet exemple, un empilement de 1.000.000 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 comparé à un centime qui a un diamètre d'environ 18 mm. Le diamètre de la pièce de dix cents est plus grand que l'atome d'aluminium. 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'une baleine bleue et une abeille. Une baleine bleue pèse environ 100 tonnes, soit 10 8 grammes. Une abeille pèse environ 100 mg ou 10 -1 g. La baleine est de neuf ordres de grandeur plus massive que l'abeille. Un milliard d'abeilles ont à peu près la même masse qu'une baleine bleue.
