Physique nucléaire
Ce que tu dois retenir
Le défaut de masse Δm = (Z·m<sub>p</sub> + N·m<sub>n</sub>) – m<sub>noyau</sub> est à l'origine de l'énergie de liaison.
La décroissance radioactive est modélisée par une loi exponentielle décroissante.
Fission et fusion transforment une partie de la masse en énergie selon ΔE = Δm·c².
La radioactivité est un outil puissant en médecine, archéologie et production d'énergie, mais exige une gestion responsable.
Teste-toi
◆ Teste-toi
1. Qu'est-ce que le défaut de masse d'un noyau ?
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Réponse : B — B. La différence entre la somme des masses des nucléons isolés et la masse du noyau
Le défaut de masse Δm est la différence positive entre la masse totale des nucléons pris séparément et la masse mesurée du noyau. Cette masse manquante est convertie en énergie de liaison.
2. Quelle particule est émise lors d'une désintégration alpha ?
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Réponse : C — C. Un noyau d'hélium 4
La radioactivité alpha correspond à l'émission d'une particule α, qui est un noyau d'hélium 4 composé de 2 protons et 2 neutrons.
3. Dans la loi de décroissance radioactive N(t) = N₀ e⁻λt, que représente λ ?
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Réponse : B — B. La constante radioactive
λ est la constante radioactive, caractéristique de chaque isotope. Elle est liée à la demi-vie T par λ = ln2 / T.
4. Un échantillon radioactif a une demi-vie de 10 ans. Si l'on part de 1000 noyaux, combien en reste-t-il après 20 ans ?
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Réponse : B — B. 250
20 ans correspondent à 2 demi-vies. Après une demi-vie, il reste 500 noyaux ; après une deuxième, la moitié de 500, soit 250 noyaux.
5. Qu'est-ce qui déclenche typiquement une réaction de fission nucléaire ?
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Réponse : B — B. La capture d'un neutron par un noyau lourd
La fission est généralement induite par l'absorption d'un neutron par un noyau fissile comme l'uranium 235, qui devient instable et se scinde.
6. Quel isotope est couramment utilisé comme combustible dans les réacteurs nucléaires ?
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Réponse : B — B. Uranium 235
L'uranium 235 est le principal isotope fissile utilisé dans les centrales nucléaires, car il peut entretenir une réaction en chaîne avec des neutrons thermiques.
7. Pour quel élément l'énergie de liaison par nucléon est-elle maximale ?
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Réponse : C — C. Fer
La courbe d'Aston montre un maximum de stabilité autour du fer 56. Les noyaux plus légers ou plus lourds ont une énergie de liaison par nucléon plus faible.
8. Quelle est la demi-vie approximative du carbone 14 utilisée en datation ?
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Réponse : A — A. 5730 ans
Le carbone 14 a une demi-vie d'environ 5730 ans, ce qui permet de dater des objets organiques jusqu'à environ 50 000 ans.