QCM N° 08 |
La Radioactivité |
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QCM N° 08 :
La radioactivité Pour chaque question, indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s). |
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Énoncé |
A |
B |
C |
R |
1 |
Une désintégration radioactive : |
Est spontanée |
Est une réaction nucléaire |
Est une réaction chimique |
AB |
2 |
Lors d’une réaction nucléaire
spontanée : |
Un noyau père se désintègre |
Un noyau fils se désintègre |
Un rayonnement électromagnétique est émis |
AC |
3 |
Un échantillon a une radioactivité de 480 Bq. Le nombre de noyaux désintégrés en une minute est : |
8 |
28800 |
1728000 |
B |
4 |
Lors d’une réaction de fusion : |
Deux noyaux légers forment un noyau plus lourd |
Un noyau lourd donne deux noyaux légers |
De l’énergie est
libérée |
AC |
5 |
Lors d’une réaction de fission : |
Deux noyaux légers forment un noyau plus lourd |
Un noyau lourd donne deux noyaux légers |
De l’énergie est
libérée |
BC |
6 |
Les transformations nucléaires obéissent toujours aux lois suivantes : |
Conservation de la
masse |
Conservation du nombre de charge et du nombre de masse |
Conservation du nombre de protons et du nombre de neutrons |
B |
7 |
Le phosphore 30,
est radioactif β+ . Le noyau résultant de sa désintégration est : |
Le silicium 30 |
Le phosphore 29 |
Le soufre 30 |
A |
8 |
La réaction nucléaire d’équation : Est de type : |
β+ la particule émise est un positon |
β– La particule émise est un électron |
α La particule émise est un noyau d’hélium |
B |
9 |
Le noyau
radioactif α. Le noyau issude sa désintégration a pour numéro atomique : |
Z = 82 |
Z = 84 |
Z = 86 |
A |
10 |
Lors d’une réaction nucléaire : |
La masse des produits est égale à la masse des réactifs |
La masse des réactifs est plus petite que la masse des produits |
La masse des réactifs est plus grande que la masse des produits |
C |
11 |
On s’intéresse à la réaction d’équation :
L’énergie libérée est : |
|
|
|
A |
12 |
Au cours du temps, l’activité d’une source radioactive : |
augmente |
diminue |
reste constante |
B |
13 |
La radioactivité β+ correspond à l’émission d’un : |
Électron
|
D’un positon
|
D’un proton
|
B |
14 |
Le radium
émetteur α, a pour noyau fils : |
|
|
|
B |
15 |
Une réaction nucléaire au cours de laquelle un noyau lourd est scindé en deux noyaux plus légers est :
|
Une fusion nucléaire |
Une ébullition |
Une fission |
C |
16 |
L’équation de la réaction suivante respecte les lois de conservation :
Le nombre x de neutrons émis est : |
un |
deux |
trois |
C |
17 |
Dans le système SI, la perte de masse Δm de la relation Elib = |Δm | . c2 est en |
kilogramme |
gramme |
joule |
A |
►
Noyau instable :
-
Un noyau instable est
un noyau qui possède :
-
Trop de protons
-
Trop de neutrons
-
Trop de nucléons.
-
Exemples : le carbone
14 est instable, l’oxygène 14 est instable, de même l’uranium
238 est instable.
-
La cohésion du noyau
est due à l’existence d’une interaction forte, attractive qui
unit l’ensemble des nucléons et qui prédomine devant
l’interaction électrique (répulsion entre les protons).
-
Il y a antagonisme
entre l’interaction forte et la répulsion des protons.
-
Dans certains cas la
cohésion n’est pas suffisante, on dit que les noyaux sont
instables.
-
Ils se désintègrent
spontanément, on dit qu’ils sont radioactifs. Ce sont des
radionucléides.
►
La radioactivité.
-
La radioactivité a été
découverte par Henri
Becquerel en 1896 (1852 – 1908). Il découvre la
radioactivité de l’uranium au cours de travaux sur la
phosphorescence.
-
Les travaux sont
poursuivis par Pierre et Marie
Curie. En
1898, ils découvrent la radioactivité du polonium Polonium
210 et du radium Radium 226.
-
En 1903 : prix Nobel de
physique (Henri
Becquerel
avec Pierre et Marie
Curie).
-
La radioactivité
artificielle fut mise en évidence en 1934 par Irène et
Frédéric Joliot –
Curie.
-
Ils ont créé par
réaction nucléaire un isotope radioactif du phosphore.
►
Les Émissions
Radioactives.
-
Une source radioactive
peut émettre :
-
Des particules
-
Un rayonnement γ.
-
Les particules émises
sont de trois types : les particules α, β+et
β–.
► Les particules α (alpha).
-
Ce
sont des particules positives, des noyaux d’hélium dont
l’écriture symbolique :
, ion
He2+.
►
Les particules β (bêta).
-
On
distingue :
-
Les particules β–
qui sont des électrons :
-
Masse : me
= 9,1 x 10 – 31 kg
-
Charge : - e = –
1,6 x 10 – 19 C.
-
Les particules β+qui
sont des positons (antiparticule de l’électron) :
-
Masse : me
= 9,1 x 10 – 31 kg
-
Charge : e = 1,6
x 10 – 19 C.
► La fission des noyaux lours
-
La réaction de fission est une réaction nucléaire provoquée.
-
Au cours d’une fission nucléaire, un neutron lent (neutron
thermique) brise un noyau lourd fissile en deux noyaux légers.
-
Cette réaction libère de l’énergie.
► La fusion des noyaux légers.
-
Au cours d’une fusion nucléaire, deux noyaux légers s’unissent
pour former un noyau lourd.
-
C’est une réaction nucléaire provoquée qui libère de l’énergie.
-
Des particules et un rayonnement électromagnétique γ sont
émis.
► Les Lois de conservation : Loi de Soddy.
- Toutes les réactions nucléaires vérifient les lois de conservation suivantes :
- Conservation de la charge électrique.
- Conservation du nombre total de nucléons.
- Conservation de la quantité de mouvement.
- Conservation de l’énergie.
- Lois de Soddy :
- Conservation du nombre de nucléons : A = A’ + a
- Conservation de la charge globale : Z = Z’ + z
►
Loi de décroissance
radioactive :
-
Le phénomène de
désintégration est aléatoire.
-
La probabilité qu’a un
noyau radioactif de se désintégrer pendant une durée donnée est
indépendante de son âge.
-
Elle ne dépend que du
type de noyaux considéré.
-
Un noyau ne vieillit
pas.
-
Loi de décroissance
radioactive.
-
Le nombre de noyaux
radioactifs N (t) présents à la date t dans un
échantillon est donné par la loi de décroissance radioactive
-
N
(t) = N0
e
– λ.t
-
N0
représente le nombre de noyaux radioactifs initialement
présents.
-
λ
est la constante de désintégration (ou de décroissance)
radioactive s –1.
►
Énergie libérée lors
d’une réaction nucléaire :
-
Une réaction nucléaire
s’accompagne toujours d’une diminution de la masse du système
-
Δm
= mf – mi
< 0
-
Au cours de la
réaction, le système cède de l’énergie au milieu extérieur.
-
L’énergie libérée par
le système a pour expression :
-
►
Activité d’un
échantillon radioactif
-
L’activité A d’un
échantillon radioactif à la date t est le nombre de
désintégrations par seconde de cet échantillon.
-
L’unité d’activité est le
Becquerel Bq en hommage à Henri Becquerel.
-
1 Bq = 1 désintégration par
seconde.
-
L’activité d’un échantillon
radioactif se mesure à l’aide d’un compteur Geiger.
-
Le becquerel est une toute petite
unité de radioactivité.
-
On utilise aussi le curie comme
unité de radioactivité : 1 Ci = 3,7
x 10 10
Bq.
-
Un échantillon a une
radioactivité de 480 Bq. Le nombre de noyaux désintégrés en une
minute est :
-
Nombre de noyaux désintégrés en
une minute : 480
x 60 = 28800
► Activité de quelques objets.
►
Désintégration
β+ :
-
Le phosphore 30,
est radioactif
β+ .
-
-
En utilisant les lois de Soddy :
-
A = 30 et Z = 14
-
Le noyau fils : :
Noyau de silicium 30.
►
Désintégration
β– :
-
La réaction nucléaire
d’équation :
-
-
En utilisant les lois de Soddy :
-
a = 0 et z = – 1
-
La particule émise est
un électron.
-
C’est une désintégration
β–.
►
Radioactivité α :
-
Un noyau lourd instable éjecte
une particule α et donne un noyau fils plus léger,
généralement dans un état excité.
-
-
En utilisant les lois de Soddy :
-
A = 210 et Z = 82
-
Le noyau issu de sa
désintégration a pour numéro atomique : Z = 82.
-
C’est le plomb 210 :
►
Défaut de masse :
-
Lors d’une réaction nucléaire, la
masse des produits obtenus est inférieure à la masse des
réactifs.
-
La masse manquante est appelée :
perte de masse : on la note |Δm|
-
Elle a pour expression :
-
|Δm| = |m
(produits) – m (réactifs)|
-
La perte de masse |Δm|
s’exprime en kilogramme (kg)
►
Énergie
libérée :
-
L’énergie libérée par le système
a pour expression :
-
Elibérée = |Δm|
. c2 = |m (produits) – m
(réactifs)| . c2
-
La perte de masse |Δm|
s’exprime en kilogramme (kg)
-
La vitesse de la lumière c
s’exprime en m / s.
-
c =
-
Pour la réaction suivante :
-
-
Expression de l’énergie libérée :
-
-
Unités :
-
L’énergie s’exprime en joule (J)
►
Activité d’un échantillon
radioactif :
-
L’activité A d’un échantillon radioactif à la date
t est le nombre de désintégrations par seconde de cet
échantillon.
-
L’activité A d’un échantillon radioactif diminue au cours
du temps. Cette diminution est caractéristique du noyau
radioactif présent dans l’échantillon.
►
Radioactivité α :
-
Un noyau lourd instable éjecte une particule α et
donne un noyau fils plus léger, généralement dans un état
excité.
-
-
En utilisant les lois de Soddy :
-
A = 210 et Z = 86
-
Le noyau issu de sa désintégration a pour numéro
atomique : Z = 86.
-
C’est le radon 222 :
►
Nombre de neutrons émis :
-
-
En utilisant les lois de Soddy :
-
On peut écrire : 1 + 235 = 140 + 93 + x
-
On tire : x = 3
-
On obtient :
-