Chapitre 8. La liste des points à travailler pour l évaluation= Etude de la radioactivité depuis sa découverte jusqumà aujourdmhui

Transcription

1 Etude de la radioactivité depuis sa découverte jusqumà aujourdmhui Chapitre 8 La découverte et lmexplication de la radioactivité sont attribuées à Pierre et Marie Curie= Leur travaux leur vaudront le prix Nobel en -9A?= Les applications de lmincroyable potentiel de la radioactivité furent dmabord militaire= Les bombes lancées sur Hiroshima et Nagasaki resteront tristement marquées dans lmhistoire= De nos jours, la radioactivé est utilisée dans de nombreux domaines : production dménergie, médecine, === En quoi la formule emblématique E=mc², découverte par Albert Einstein, explique:t:elle la formidable énergie provenant du Soleil? La liste des points à travailler pour l évaluation= -=- -=S -=? Connaître les différents types de réactions nucléaires= Utiliser les lois de conservation pour écrire lméquation dmune réaction nucléaire= Utiliser la relation E libérée = m =c²=

2

3 I. Les réactions nucléaires naturelles et artificielles. 1. Réactions nucléaires spontanée Lors d'une désintégration nucléaire, un noyau père se désintègre spontanément en devenant un noyau fils, en expulsant une et en émettant un rayonnement électromagnétique γ. L'activité d'un échantillon radioactif est le nombre de désintégra tions par seconde. Elle s'exprime en Becquerel (Bq). 2. Réactions nucléaires provoquées La fission des noyaux lourds Lors d'une réaction de fission, un noyau lourd éclate sous l'impact d'un neutron. La fusion des noyaux légers Lors d'une réaction de fusion, deux noyaux légers s'associent pour former un noyau plus lourd.

4 II. Equation de réaction nucléaire Au cours d'une réaction nucléaire, il y a conservation : - du nombre de masse A ; - du nombre de charge Z. Remarque : Lors d'une réaction chimique, il y a conservation du nombre d'atomes. Les lois ci-dessus sont l'équivalent pour une réaction nucléaire, ce sont les lois de Soddy. Exemples : Type de réaction Particule associée Exemple d'équation Conservation du Conservation du de réaction nombre de masse nombre de charge spontanée Alpha (α) Particule Alpha 42He U 2He + 90 Th 238 = = Bêta moins (β ) Electron -10e 1 4C 6-10e + 1 4N 7 14 = = Bêta plus (β+) Positon 01 e 1 23 I 53 10e Te = = Type de réaction provoquée Fission Fusion Exemple d'équation de réaction 1n 0 94 Sr Xe n U H + 31 H 4 He n Conservation du nombre Conservation du de masse nombre de charge = x = x 0 2+3= =2+0

5 III. Energie libérée par une réaction nucléaire D'après la célèbre équation d'einstein, la perte de masse correspond à l'énergie libérée suivant la réaction : E libérée = m.c² = m produits - m réactifs.c² E libérée : Energie libérée par la réaction nucléaire en Joule (J) m : Perte de masse en kilogramme (kg) c : Vitesse de la lumière dans le vide en mètre par seconde (m.s-1 ) avec c = m.s-1. Application : Calcul de l'énergie libérée lors d'une réaction de fusion. Données : m noyau Deutérium (21 H ) = 3,34358 x kg m noyau Tritium (31 H ) = 5,00736 x kg m noyau Hélium (24He) = 6,64466 x kg m neutron (10n ) = 1,67493 x kg Bien qu'on ne la maîtrise pas encore, la réaction de fusion qui se produit dans le Soleil possède de nombreux avantages qui en font une énergie du futur : - Elle peut être obtenue à partir de l'eau de mer. - Elle ne pollue pas. - Elle libère une énorme quantité d'énergie par rapport aux énergies courantes (essence,...) 1. Écrire l'équation de la réaction de fusion. 2. Calculer l'énergie libérée lors de cette réaction. 3. Lorsque cette réaction se fait pour 1 kg de réactif, calculer l'énergie libérée H + 31 H 4 2 He + 01 n 2. E libérée = m.c² = (m noyau Hélium+m neutron ) - (m noyau Deutérium+ m noyau Tritium).c² = 0,031 35x c² E libérée = 0,031 35x ( )² = 9 x 3,1 35 x x = 2,821 5 x J 3. Pour obtenir 1 kg de Tritium il faut 2 x noyaux. La réaction se fait donc 2 x fois et l'énergie libérée vaut : E libérée = 2 x x 2,821 5 x = 5, J = 5,642 TJ Pour 1 kg d'essence, on a environ 5 x J. C'est fois moins d'énergie!