Chapitre 8 CORRECTIONS EXERCICES

Transcription

1 Chapitre 8 CORRECTIONS EXERCICES Exercice 6 p. 46 Reconnaître une désintégration radioactive a. Un élément chimique (noyau père) se transforment en un noyau fils avec émission d une particule (positon e 0 ) donc c est une désintégration radioactive spontanée +. b. Un des réactifs est le dioxygène et les produits sont le dioxyde de carbone et l eau donc c est une combustion(réaction chimique). c. L atome de cuivre se transforme en ion cuivre II donc c est une oxydation (réaction chimique). d. Un élément chimique (noyau père) se transforment en un noyau fils avec émission d une 4 particule (noyau d Hélium He) donc c est une désintégration radioactive. Exercice 7 p. 46 (corrigé) Reconnaître des réactions nucléaires provoquées Lorsqu un noyau lourd éclate sous l impact d un neutron alors la réaction nucléaire est une fission donc a. est l équation d une réaction de fission nucléaire. Lorsque deux noyaux légers s associent pour former un noyau plus lourd alors la réaction nucléaire est une fusion donc b. et d. sont des équations de réaction de fusion nucléaire. Lorsqu un noyau père (un seul réactif) se désintègre spontanément en un noyau fils avec émission d une particule alors la réaction est une désintégration radioactive spontanée donc c. et e. sont des équations de désintégration radioactive spontanée. Exercice 8 p. 46 Connaître les réactions nucléaires provoquées. La réaction de fission nucléaire consiste à casser des noyaux lourds sous l impact d un neutron pour former des noyaux plus légers.. La réaction de fusion nucléaire est la réunion de deux noyaux légers pour former un noyau plus lourd. 3. On observe les réactions de fusion dans les étoiles et en particulier dans le Soleil (la température et la pression sont très élevées ce qui donnent une énergie importante aux molécules pour se rapprocher et fusionner). Exercice 9 p. 46 (corrigé) Savoir exploiter une activité. L activité d un échantillon radioactif est le nombre de désintégrations par seconde. Elle s exprime en becquerel (Bq).. Bq = désintégration par seconde. Donc 00 noyaux radioactifs sont désintégrés par seconde dans cette roche de granite. Exercice 0 p. 46 Savoir calculer une activité. L activité de cet échantillon est désintégrations par minute Soit A = / 60 A = 90,00 Bq. En,0 minutes, il y aurait N = A x 60 x = N =, désintégrations. Exercice p. 46 (corrigé) Utiliser les lois de conservation ère S Corrections Exercices Page / 7 C. Grange-Reynas

2 . Au cours d une réaction nucléaire, il y a conservation du nombre de masse A et du nombre de charge Z.. On complète les équations de réactions nucléaires 07 a. 46Pd 0 07 e + 47Ag He + Pb b. Po c. 83Bi e + 8Pb d. H + H 0 n + He 3 Exercice p.64 Utiliser les lois de conservation On complète les équations de réactions nucléaires 4 He + Tl a. Bi b. 53I e + 5Te c. n U Sr + Xe n 3 4 d. H + H He + 0 n 54 Exercice 3 p.46 (corrigé) Ecrire une équation de réaction nucléaire. Le numéro atomique du mercure Hg est Z = Représentation symbolique du mercure 8 : Hg Equation de la réaction nucléaire : 8Pb 80Hg + He Exercice 4 p.46 Ecrire une équation de réaction de fusion H e + He He + H Exercice 5 p.46 Ecrire une équation de réaction de fission 35 9U + 0 n Zr + Te n 5 Exercice 6 p.46 Connaître la relation masse-énergie. E libérée = IΔmI x c² L énergie libérée E libérée s exprime en joule (J),. Δm = m produits m réactifs Le défaut de masse IΔmI en kilogramme (kg) et La vitesse de la lumière c dans le vide en mètre par seconde (m.s ) ère S Corrections Exercices Page / 7 C. Grange-Reynas

3 Exercice 7 p.47 (corrigé) Utiliser la relation masse-énergie E libérée = IΔmI. c² E libérée =, E libérée =,08 0 J Exercice 8 p.47 Histoire de la radioactivité 8 4. Représentation symbolique : Polonium 0 : 84Po ; Noyau d hélium 4 : He Equation de la réaction de désintégration : 84Po He + 8Pb Pour écrire une équation d une réaction nucléaire, on utilise les lois de Soddy : Conservation du nombre de masse et Conservation du nombre de charge Exercice 9 p.47 Tomographie. Représentation symbolique : Oxygène 5 : 8 O Equation de la réaction de désintégration : 8 O 7 N + e Pour écrire une équation d une réaction nucléaire, on utilise les lois de Soddy : Conservation du nombre de masse et Conservation du nombre de charge 5 Exercice 0 p.47 De la masse à l énergie. La désintégration spontanée du radon se produit avec émission d un noyau d hélium 4 donc il s agit d une radioactivité de type α.. La perte masse accompagnant cette désintégration spontanée : IΔmI = Im produits m réactifs I = Im Po + m He m Rn I A.N. m Po = 3, kg m He = 6, kg mrn = 3, kg IΔmI = 3, , , IΔmI =, kg (Attention aux CS) 3. E libérée = IΔmI. c² E libérée =, E libérée = 9, J Exercice p.47 Lois de conservation. Equations de réactions nucléaires. Type de réaction 3. Réactions provoquées? 35 4 He + Th a. U 9 b. 0 9 Ne e 35 c. 9U + n d. H 3 Radioactivité de type Désintégration spontanée F Radioactivité de type + Désintégration spontanée 39 0 I + 39Y 53 3 He + n 4 e. 6 C 7 N 4 + e n 0 Réaction de fission Réaction provoquée 0 Réaction de fusion Réaction provoquée 0 Radioactivité de type - Désintégration spontanée ère S Corrections Exercices Page 3 / 7 C. Grange-Reynas

4 Exercice p.47 Réactions nucléaires spontanées Exercice 3 p.47 Filiation radioactive. a. Le bismuth 0 a une radioactivité de type β. b. Equation de sa réaction de désintégration : Bi 0 0 Po + e 83 0 c. Le noyau fils obtenu est le polonium 0 : Po 84. a. La radioactivité du polonium 0 est de type α b. Equation de sa réaction de désintégration : 84Po 8Pb + He c. Le noyau fils obtenu est le plomb 06. Cet isotope du plomb est stable. Exercice 4 p.48 Quelle énergie!. a. La perte masse accompagnant cette fusion : IΔmI = Im produits m réactifs I = Im He + m n (m3h + mh )I A.N. m n =, kg m He = 6, kg 84 0 m3h = 5, kg mh = 3, kg IΔmI = 6, , , , IΔmI = 3, kg (Attention aux CS) b. L énergie libérée par cette réaction de fusion : E libérée = IΔmI. c² E libérée = 3, E libérée =, J. L énergie libérée par la réaction de fusion d une mole de deutérium avec une mole de tritium : E libérée / mol = E libérée / atome x N A A.N. E libérée / mol =, x 6,0.0 3 E libérée / mol =,70 0 J ère S Corrections Exercices Page 4 / 7 C. Grange-Reynas

5 COMPRENDRE Lois et modèles 3. Chap. 8 Radioactivité et réactions nucléaires Masse de charbon qui fournirait la même énergie : Elibérée = Elibérée / mol x n n = Elibérée / Elibérée / mol m(c) = n x M(C) A.N. : Le pouvoir calorifique du charbon est de 40 kj.mol- c est-à-dire : mole de carbone fournit une énergie de 40 kj Elibérée / mol =,70 0 J M(C) =,0 g.mol- n = 7,08.06 mol m(c) = 8,50.07 g n =,70 0 / m(c) = 7,08.06 x,0 Exercice 5 p.48 Calculs d énergie et algorithme Exercice 7 p.49 A chacun son rythme m(c) = 85 tonnes. Pour écrire une équation d une réaction nucléaire, on utilise les lois de Soddy : Conservation du nombre de masse et Conservation du nombre de charge. Equation de la réaction de fission : 35 9U + 0n 3. La perte masse accompagnant cette fission : Sr Xe + 3 0n IΔmI = Improduits mréactifsi = ImSr + mxe + 3 x mn (mu + mn)i A.N. mn =, kg msr=, kg MXe =, kg mu = 3, kg IΔmI =, , x, , , IΔmI = 3, kg (Attention aux CS) 4. L énergie libérée par cette réaction de fission : Elibérée = IΔmI. c² ère S Corrections Exercices Elibérée = 3, Elibérée =, J Page 5 / 7 C. Grange-Reynas

6 COMPRENDRE Lois et modèles Exercice 8 p.49. Chap. 8 Radioactivité et réactions nucléaires L énergie au cœur de la Terre a. Les isotopes de l Uranium présents dans un des réacteurs sont : 35 9U et Equation de la réaction de fission : 35 9U + 0n 6 Sm + 30 Zn + Donc le nombre de neutrons libérés dans cette réaction de fission est 3 neutrons U 3 0n La perte masse accompagnant cette fission : IΔmI = Improduits mréactifsi = ImSm + mzn + 3 x mn (mu + mn)i A.N. mn =, kg msm=, kg MZn =, kg mu = 3, kg IΔmI =, , x, , , IΔmI =, kg (Attention aux CS) L énergie libérée par cette réaction de fission : Elibérée = IΔmI. c² Exercice 9 p.49 Elibérée =, Elibérée =,406 0 J L énergie au cœur de la Terre. Equation de la réaction de fusion : H. La perte masse accompagnant cette fusion : + 3 H 4 He + 0n IΔmI = Improduits mréactifsi = ImHe + mn (m3h + mh )I A.N. mn =, kg mhe= 6, kg m3h = 5, kg mh = 3, kg IΔmI = 6, , IΔmI = 3, kg 5, , (Attention aux CS) L énergie libérée par cette réaction de fusion : Elibérée = IΔmI. c² ère S Corrections Exercices Elibérée = 3, Elibérée =, J Page 6 / 7 C. Grange-Reynas

7 3. Energie libérée par le deutérium contenu dans,0 L d eau de mer : E libérée / L = E libérée / atome x N A x n Cm = m / V = n x M / V n = (Cm x V) / M Soit E libérée / L = E libérée / atome x N A x (Cm x V) / M A.N. : Cm = 33 g.m -3 = 33 / 000 = g.l - E libérée / L =, x 6,0.0 3 x ( x,0) / E libérée / L =, J 4. Comparons l énergie dégagée par L d essence avec l énergie dégagée par,0 L d eau de mer. E libérée / L eau mer / E libérée / L essence =, / 3,5.0 7 = 800 Donc la fusion du Deutérium est 800 fois plus énergétique que l essence. L affirmation proposée est vérifiée. Pour les curieux Exercice 30 p.50 L énergie au cœur de la Terre. La masse manquante IΔmI = Im noyau m nucléons I correspond à l énergie de liaison : E liaison = IΔmI c² est l énergie qui maintient entre eux les nucléons. L énergie de liaison correspond à l énergie qu il faudrait fournir au noyau pour qu il dissocié en ses nucléons isolés. 3. L énergie de liaison par nucléon est plus faible pour le carbone 4 que pour le fer 56. Cela est aussi visible sur le graphique. 4. L énergie de liaison par nucléon du fer 56 est plus grande donc c est le fer 56 qui est plus stable que le carbone 4. L uranium, lors de la fission, donne deux noyaux dont l énergie de liaison par nucléons est plus grande. Ces noyaux sont plus stables, donc plus stables que le noyau d uranium initial. Lors de cette fusion, il y a donc libération d énergie. ère S Corrections Exercices Page 7 / 7 C. Grange-Reynas