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Tuesday, 30 July 2024

Cours et Exercices corrigées "Décroissance radioactive", physique chimie 2 bac international, option français, sciences physique, sciences maths, sciences de la vie et de la terre. dans ce chapitre, on va voir: Stabilité et instabilité des noyaux, Composition du noyau, L'élément chimique, Les nucléides, La radioactivité, Propriétés de la radioactivité, Lois de conservation, Les différents types d'émissions radioactives, La loi de décroissance radioactive, La datation par la radioactivité. Voir plus: I – Stabilité et instabilité des noyaux: 1– Composition du noyau: Le noyau d'un atome est constitué de nucléons ( protons et neutrons). Le noyau d'un atome d'un élément chimique est représenté par le symbole: 𝑿𝒁𝑨 avec: 𝑨: nombre de masse et représente le nombre de nucléons (protons et neutrons). 𝒁: nombre de charge et représente le nombre de protons. 𝑵: nombre de neutrons se détermine par l'expression: 𝑵=𝑨−𝒁. 2– L'élément chimique: L'élément chimique est constitué par l'ensemble des atomes et des ions ayant le même nombre de protons.

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Cependant, l'évolution dans le temps d'un échantillon radioactif est soumise à une loi statistique appelée loi de décroissance radioactive (découvert par Rutherford et Soddy en 1902). 1– La loi de décroissance radioactive: 2– Constante de temps d'un échantillon radioactif: 3– Demi-vie radioactive: 4– Activité d'un échantillon radioactif: 5– La datation par la radioactivité:

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10 21 (noyaux). Remarque: Le nombre de noyaux peut se mettre sous la forme:. Le terme n'est que la masse atomique m a d'élément iode. Qui a comme valeur: m a =Z. m p +(A-Z) m n, Or l'exercice 2 propose l'approximation m p ~ m n Soit donc m a = Z. m p +(A-Z). m p =Am p et le résultat final est: Q 5. On sait que λ = ln(2)/ t ½. (La démonstration n'est pas demandée) Application numérique:λ= ln ( 2) / ( 8, 1. 24. 3600) = 9, 9. 10 -7 s -1 Q 6. L'activité nucléaire à un instant t de l'échantillon est: a(t)=a 0 e - λt =l N0. e - λt Et puisque: N(t)=N 0 e - λt déjà calculé dans la question 4. On a alors a=λ. N, Application numérique: a=9, 9. 10 -7. 4, 59. 10 21 =4, 55. 10 15 (Bq). Exercice corrigé 3 - Décroissance radioactive radioactivité de l'élément phosphore P: Le phosphore 32, isotope radioactif artificiel est utilisé en médecine nucléaire. Le phosphore 32 émet un rayonnement β - pouvoir de pénétration est très faible: il n'agit que sur 1 à 2 mm Sa demi-vie est t 1/2 = 14, 28 jours. Il se présente sous forme d'une solution d'hydrogénophosphate de sodium qui s'injecte par voie veineuse pour traiter la polyglobulie primitive (maladie de Vaquez).

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demi-vie et la durée au bout de laquelle la moitié de la quantité initiale des noyaux radioactifs contenus dans d'échantillon s'est désintégrée. A t ½ on a N(t ½) =N 0 / 2 donc: N 0 e -λ t½ = N 0 / 2 e - λ t ½ = 1 / 2 on obtient: λ. t ½ =ln(2). Finalement: t ½ = ln(2) / λ Q6. l'activité a(t) d'un échantillon radioactif est le nombre de désintégration par seconde. L'activité et en Becquerel (Bq). a(t)=a 0 e -λ t avec a 0 =λN 0 Exercice corrigé 2 - Transformations nucléaire décroissance radioactive: L'iode est utilisé en médecine, sa demi-vie est 8. 1 jours et d'une radioactivité β -. préciser la composition de ce noyau. Justifier la radioactivité ( la Transformation nucléaire) bêta moins β - du noyau (Le diagramme de Segré). En appliquant la loi de Soddy, Ecrire l'équation de désintégration ( Transformation nucléaire) (les données). On considère une masse m=1g d'un échantillon d'iode 131, trouver l'expression littérale et numérique du nombre de noyaux contenus dans l'échantillon. Quelle est la valeur de la constante radioactive λ.

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𝒎𝑽=𝑨. 𝒎𝟒𝟑𝝅𝒓𝟑=𝑨. 𝒎𝟒𝟑𝝅(𝒓𝟎𝑨𝟏𝟑⁄)𝟑=𝟑𝒎𝟒𝝅. 𝒓𝟎𝟑. On considère la masse approximative du nucléon est: 𝒎=𝟏, 𝟔𝟕. 𝟏𝟎−𝟐𝟕𝒌𝒈, on trouve la masse volumique 𝝆≈𝟐, 𝟑. 𝟏𝟎𝟏𝟕𝒌𝒈. 𝒎−𝟑 et c'est ce qui explique que la matière nucléaire est très dense. 6– Le diagramme (𝑵, 𝒁): Diagramme de Segré: Certains noyaux conservent toujours la même structure, on dit que ses noyaux sont stables. Et il y a des noyaux qui se transforment spontanément à d'autres noyaux après l'émission de rayonnement, on dit que ses noyaux sont instables ou noyaux radioactifs. Le diagramme Segré montre l'emplacement des noyaux stables et des noyaux radioactifs. De sorte que chaque noyau est représenté par un petit carré d'abscisse 𝒁 le nombre de protons et d'ordonnée 𝑵 le nombre de neutrons. La zone centrale rouge s'appelle la vallée de stabilité et comprend les noyaux stables. II – La radioactivité: 2– Définitions: Un noyau radioactif est un noyau instable qui se désintègre spontanément en émettant une particule.

Combien de noyaux contient cet échantillon à la date t=30, 0 secondes? 1, 00E19 1, 25E19 2, 00E19 1, 00E20 Soit un échantillon de noyaux radioactif dont le temps de demi-vie vaut =30s. Quelle est la valeur de la constante de temps correspondante? 0, 023 s 0, 023 43 s 43 On mesure le nombre de désintégrations en trois secondes d'un échantillon radioactif. On effectue 10 mesures. La variance de la série de mesure vaut V=16. Que vaut l'écart-type? 1, 6 1, 6E2 4, 0 2, 0E2 On réalise une onzième mesure dans les mêmes conditions que les 10 de la question précédente. Le résultat le plus probable de cette nouvelle mesure est donnée par: La variance de la série de mesures. L'écart-type de la série de mesures. La moyenne de la série de mesures. Quel est la signification de l'écart-type d'une série de mesure? C'est le résultat le plus probable de la prochaine mesure de la série. Il permet de calculer la largeur de l'intervalle, centré sur la moyenne, qui à 99% de chance de contenir la prochaine mesure.
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