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DM sur la couleur de la nébuleuse d'Orion

Posté par
Diu
21-10-18 à 19:00

Bonjour j'ai un sujet de Dm sur le spectre du soleil ,
Je ne comprends néanmoins pas certaine questions, pourriez-vous m'aider s'il-vous plaît ? Merci de votre compréhension.

Voici les documents :

La nébuleuse d'Orion, visible à l'œil nu, ne révèle réellement sa couleur qu'au télescope et après traitement d'image : elle est rouge.
Document 1 . La grande nébuleuse d'Orion. C'est un nuage de gaz interstellaire constitué en majorité d'atome d'hydrogène au sein duquel 4 étoiles très chaudes émettent un rayonnement riche en ultraviolet. Sous l'effet du rayonnement UV reçu, le gaz de la nébuleuse est partiellement ionisé. Les électrons se recombinent avec des noyaux d'hydrogène pour former des atomes excités qui se désexcitent progressivement en émettant des photons. La transition des atomes d'hydrogène du niveau 3 au niveau 2 à lieu fréquemment.

Documents 2 et 3 ci-joints.


Voici les questions :
a. Expliquer pourquoi les quatre étoiles très chaudes émettent un rayonnement ultra violet.


b. La couleur de la nébuleuse d'Orion peut-elle être due à ce rayonnement ?

c. Quelle modification les atomes du gaz subissent-ils lorsqu'ils sont ionisés ? ( Voir le programme de seconde formation des ions )


d. Déterminer la valeur de l'énergie d'ionisation de l'atome d'hydrogène et en déduire que cet atome peut bien être ionisé par le rayonnement ultra violet émis par les étoiles.

e. Lors de la transition décrite dans le document 1, l'atome d'hydrogène gagne t-il ou perd-il de l'énergie. Expliquer et préciser par quel phénomène cette modification de l'énergie se traduit.

f. Déterminer la valeur de cette énergie. g. En déduire la longueur d'onde de l'onde électromagnétique associée à la transition et le domaine auquel elle appartient.

h. La couleur de la nébuleuse d'Orion peut-elle être due à ce phénomène ?


Voici mes réponses :
a. Expliquer pourquoi les quatre étoiles très chaudes émettent un rayonnement ultra violet.
Parce que le nuage de gaz est constitué d'atomes d'hydrogène et qu'au sein de ces nuages il y a ces 4 étoiles. Et que ces dernières émettent un rayonnement UV car les électrons se recombinent avec des noyaux d'hydrogène pour former des atomes excités qui se d'excitent progressivement enn émettant des photons.

b. La couleur de la nébuleuse d'Orion peut-elle être due à ce rayonnement ?
Je comprend la question mais je pense que ma réponse précédente est fausse.

c. Quelle modification les atomes du gaz subissent-ils lorsqu'ils sont ionisés ? ( Voir le programme de seconde formation des ions )
Ils deviennent neutre ?

d. Déterminer la valeur de l'énergie d'ionisation de l'atome d'hydrogène et en déduire que cet atome peut bien être ionisé par le rayonnement ultra violet émis par les étoiles.
J'ai fait delta E = E3-E2=(-1,51)-(-3,4)=1,89 eV

e. Lors de la transition décrite dans le document 1, l'atome d'hydrogène gagne t-il ou perd-il de l'énergie. Expliquer et préciser par quel phénomène cette modification de l'énergie se traduit.
L'atome perd de l'énergie car il passe du niveau 3 à 2. De plus lorsque l'atome cède sont énergie, elle cherche à retrouver sont niveau fondamentale donc on peut bien dire que l'atome céde, donc perd de l'énergie.
Ce phénomène se traduit par le fait que  «les électrons se recombinent avec des noyaux d'hydrogène pour former des atomes excités qui se désexcitent progressivement en émettant des photons»


f. Déterminer la valeur de cette énergie.

J'ai fait delta E = E3-E2=(-1,51)-(-3,4)=1,89 eV

g. En déduire la longueur d'onde de l'onde électromagnétique associée à la transition et le domaine auquel elle appartient.
On fait lambda=h.c/deltaE=  6,62X10^634x3,0x10⁸/1,89X1,6X10^-19 = 6,56X10^-7
soit 657nm


h. La couleur de la nébuleuse d'Orion peut-elle être due à ce phénomène ?
Je dois juste dire que comme la longueur d'onde correspond à la raie rouge sur le spectre  de la lumière issue de la nébuleuse d'Orion  (le document 3 )
Alors cela correspond bien au phénomène ?


DM sur la couleur de la nébuleuse d\'Orion

Posté par
gbm Webmaster
re : DM sur la couleur de la nébuleuse d'Orion 22-10-18 à 19:52

Bonsoir,

Cet exercice déjà posté sur le forum ici :

DM sur la nébuleuse d'Orion

Autres exercice similaire ici :

chapitre

Posté par
Diu
re : DM sur la couleur de la nébuleuse d'Orion 23-10-18 à 23:23

gbm

d. Déterminer la valeur de l'énergie d'ionisation de l'atome d'hydrogène et en déduire que cet atome peut bien être ionisé par le rayonnement ultra violet émis par les étoiles.


Je ne sais vraiment pas comment faire et les topics qui ont déjà traiter un sujet similaire avait des questions du genre "calculer l'énergie minimal" donc une autre question que la mienne mais je n'ais pas compris.
Faut-il que je dise que l'énergie d'ionisation vaut 0 par rapport au document 2 ?

Posté par
krinn Correcteur
re : DM sur la couleur de la nébuleuse d'Orion 24-10-18 à 10:01

bonjour,

D'après le tableau ci-dessus, quel est le niveau d'énergie minimal d'un atome d'hydrogène ionisé?
et celui d'un atome dans l'état fondamental (stable)

donc quelle énergie minimale (=énergie d'ionisation) faut -il pour passer de l'état fondamental à l'état ionisé?

Posté par
Diu
re : DM sur la couleur de la nébuleuse d'Orion 25-10-18 à 17:08

krinn
Bonjour,

le niveau d'énergie minimal pour l'atome d'hydrogène quand il est ionisé est E=0 eV.
le niveau d'énergie minimal pour l'atome d'hydrogène quand il est à sont état fondamental est E=-13.6 eV.

Pour passer de l'état fondamental à l'état ionisé il faut une énergie de :
lambdaE=E7-E1 = 0-(-13.6) = 13.6 eV
Une énergie de 13.6 eV, est-ce bien cela ?

Posté par
krinn Correcteur
re : DM sur la couleur de la nébuleuse d'Orion 25-10-18 à 18:00

oui l'énergie d'ionisation de H vaut 13,6 eV

et attention:
-13,6 eV est le niveau d'energie dans l'état fondamental (noté Eo en general)
ce n'est pas un niveau minimal, Eo vaut exactement -13,6 eV (pour cet atome)

Posté par
Diu
re : DM sur la couleur de la nébuleuse d'Orion 26-10-18 à 00:55

Oui je me suis trompé dans mon message ...
Merci beaucoup !

Pourriez-vous m'aider pour les questions d) et h) s'il vous plaît.
Pour la h) j'ai compris mais la d) j'ai un peut mal

Posté par
krinn Correcteur
re : DM sur la couleur de la nébuleuse d'Orion 26-10-18 à 09:13

D) tu connais Eionisation donc tu en déduis la longueur d'onde du rayonnement qui provoque cette ionisation et tu vérifies qu elle se situe bien dans le domaine des UV

H) la transition E3->E2 génére du rayonnement electromagnetique dans le domaine visible, de longueur d'onde 657nm (cf. question G) , ce qui explique la teinte rouge observée (d'apres le doc. 3)

Posté par
krinn Correcteur
re : DM sur la couleur de la nébuleuse d'Orion 26-10-18 à 09:24

Je précise en outre que tes réponses initiales du 21/10 aux questions a,b,c,d,e sont complètement à revoir

Posté par
Diu
re : DM sur la couleur de la nébuleuse d'Orion 27-10-18 à 17:46

Merci beaucoup

Posté par
Diu
re : DM sur la couleur de la nébuleuse d'Orion 31-10-18 à 19:38

krinn
Je suis embêtante mais pour la question :
c. Quelle modification les atomes du gaz subissent-ils lorsqu'ils sont ionisés ? ( Voir le programme de seconde formation des ions ).

J'ai expliqué ce qui ce passe mais pour les atomes de gaz , on parle des gaz rares noble ou pas ?
Parce qu'ils sont inerte chimiquement tandis que les gaz comme l'hydrogène perdent 1 électron.

Posté par
krinn Correcteur
re : DM sur la couleur de la nébuleuse d'Orion 31-10-18 à 19:53

Non, ici il s'agit d hydrogène essentiellement qui subit des processus physiques et non pas chimiques.
Et les atomes d'hydrogène perdent leur électron car ils sont bombardés d' UV ; on dit qu ils s'ionisent

Posté par
Diu
re : DM sur la couleur de la nébuleuse d'Orion 31-10-18 à 21:54

krinn
Donc dans ma réponse je dit que les atomes lorsqu'ils sont ionisés perdent ou gagnent des électrons et deviennent soit des anions ou des cations....
Et pour le cas de l'atome d'hydrogène, ce dernier perd 1 électron à cause des rayons ultra violet, qui est le phénomène d'ionisation.

Posté par
krinn Correcteur
re : DM sur la couleur de la nébuleuse d'Orion 01-11-18 à 10:47

...et dans le cas de l'hydrogene, l'atome perd un électron lorsqu il est ionisé .

(Peu importe la cause de l ionisation ici, c'est seulement son effet sur l atome qu il faut decrire)

Posté par
Diu
re : DM sur la couleur de la nébuleuse d'Orion 01-11-18 à 15:00

merci de votre aide krinn



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