Transformations nucléaires

Transformations nucléaires

Plan du chapitre Partie 2 du manuel P 77 à 133 1.Réactions nucléaires présentation Lois de conservation 2.Décroissance radioactive 3.Energie et masse dans les réactions nucléaires

Exercices, Nathan TS 2002 Première rafale, noyaux, transformations essentiel page 85, Exercices de 1 à 10 page 91. 14 19 20 pages 92 93

1 Réactions nucléaires a)rappels sur les noyaux (seconde) b)diagramme N/Z, vallée de stabilité c)stabilité instabilité des noyaux, cause, effets. d)type de réactions α, β +, β - dans les deux sens 11 12 p91 Maison : 20 21 p 93 e)désexcitation γ f) Lois de conservation applicables aux réactions nucléaires : charge et nombre de nucléons

Rappels sur les noyaux Z est le nombre de A est le nombre de Certains noyaux sont stables D'autres évoluent dans le temps : on dit qu'ils réagissent (comme en chimie) mieux qu'ils se transforment. Les transformations se traduisent par l'émission de particules d'où le nom ancien et assez impropre de radioactivité.

Stabilité du noyau Les forces agissant dans le noyau sont : première S : l'intéraction et l'intéraction L'une d'elles concerne tous les nucléons et est liée au nombre A L'autre est liée aux charges donc au nombre Z La stabilité du noyau est liée au rapport entre A et Z Nous n'expliquerons pas le pourquoi en TS!!

Vallée de stabilité des noyaux

Commentaires Les noyaux stables forment un chemin étroit entre les noyaux trop riches en p+ et les noyaux trop pauvres en p+

Réactions nucléaires lois de conservation Réaction β+, réaction β-, réaction α Pour connaître et utiliser ces réactions il faut d'abord apprendre les lois qui les encadrent Loi 1 : le nombre de nucléons A est conservé. Loi 2 : la charge totale est conservée. La réaction peut produire un ou des noyaux fils, des é+, des é-.

Réaction nucléaire β+ Réaction β+ : La transformation produit un noyau fils et un positron (ou positon) Que valent A' et Z'? Quels sont les noyaux concernés? X A Z A' = Y + e 0 Z' + 1

Réaction nucléaire β- Réaction β- : La transformation produit un noyau fils et un électron Que valent A' et Z'? Quels sont les noyaux concernés? X A Z A' = Y + e Z' 0 1

Réaction nucléaire α Réaction α : La transformation produit un noyau fils et un noyau d'hélium Que valent A' et Z'? Quels sont les noyaux concernés? A = A ' Z' X Z Y + α 4 2

2 Décroissance radioactive a)caractère aléatoire de la radioactivité Observation de comptages b)traitement statistique d'un tableau en TP Le tableur donne : c)moyenne de la variable x d)variance V de la variable x e)écart type σ de la variable x Ces nombres V et σ renseignent sur l'étalement, ils donnent une idée de la distribution (de la forme de l'histogramme). (Plus σ est petit, plus l'histogramme est étroit autour de la moyenne)

La loi de décroissance radioactive Evolution moyenne d'une population de noyaux : mort aléatoire sans vieillissement Expression du nombre de désintégrations pendant t : N=-λ.N. t dn ( t ) = λ. N ( t ) dt Dimension et signification de λ (λ=1/temps) Loi de décroissance de la population N(t) =N 0 e -λ.t

dn Activité d'une source radioactive dt Unité le becquerel Bq : 1 Bq =1s -1 c'est une désintégration par seconde. Unité petite : la source du Labo < 150 kbq Expressions de l'activité A ( t ) = dn dt ( t ) A dn ( t ) ( t ) = = λ. N ( t dt )

Activité d'une source radioactive, mesure datation La mesure de l'activité démarre la procédure de datation. On connaît ainsi A(t). Il faut rapporter l activité à la taille de la source pour connaître A(t=0)=λ.N(t=0). On remonte à t, en prenant le ln. A ( t ) = A e. t 0. λ t = A ln 0 A( t) λ

Activité d'une source radioactive, danger Effet biologiques liés à l'activité Moyen de radioprotection.

Constante radioactive, Constante de temps Demi vie Ne dépendent que du noyau Constante radioactive λ 1 Constante de temps tau τ = λ Demi vie T 1/2 T 1 = 2 ln λ 2

démonstration N T 1/2 = N 0. exp.t 1/2 = N 0 2 exp.t 1/2 = 1 2 ln[exp.t 1/2 ]= ln 1 2 T 1/2 =. Ln2= Ln2

Au boulôt chez soi lire les 2 chapitres Exercice résolu p90 19 PAGE 93 23 P 94 BALEZE 24 PAREIL 6,7,8,9 p 108

La datation : une des utilisations pacifiques de la radioactivité

Techniques de datation Par mesure d'activité, on connait N/ t Par mesure de population (de masse), on connait N, cas simple. Par suivi de deux populations, (cas plus difficile) 21, 22, 24 du chapitre 6 Dans tout les cas : l'élément est connu, sa constante radioactive, ou sa demi-vie est déterminée avant.

Mesure de l'âge de l'univers Deux noyaux de demi vie énorme : l'uranium 235 235 U, 710 millions d'années, L'uranium 238 238 U 4,51 milliards d'années. Les noyaux 235 U et 238 U ont été produits «à la naissance des étoiles» en quantités égales. Les désintégrations ne «regonflent» pas les populations Aujourd'hui il y a 140 fois plus d' 238 U,que d' 235 U. Calcule le temps qui nous sépare de «la naissance des étoiles».

Pour se faire peur Exercice 22, 25 p111, 112