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Chapitre P10 (livre p164)Radioactivité et réactions nucléaires Activité documentaire N°1 à coller I- Réactions nucléaires spontanées :

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1 Chapitre P10 (livre p164)Radioactivité et réactions nucléaires Activité documentaire N°1 à coller I- Réactions nucléaires spontanées :

2 Hydrogène 1 1 H Deutérium 2 1 H Tritium 3 1 H 1- RAPPEL de 2 nde : Nombre de masse nombre de nucléons Numéro atomique nombre de protons, donc nombre de charges positives Symbole de lélément N =A – Z nombre de neutrons

3 2- Manifestation de la radioactivité : Particule α (noyau dhélium) Particule β + (anti-électron = posit(r)on) Rayons γ (rayons X) 2 protons et 2 neutrons 1 charge élémentaire positive Rayonnement à ν élevée, donc λ courte Peu pénétrant (arrêté par qlq mm dair ou de papier Pénétrant (arrêté par qlq mm dAl ou verre) Très pénétrant (arrêté forte épaisseur de béton ou plomb) 00γ00γ atomeatome et anim_rayons anim_rayons

4 3- Comportement des noyaux stables et instables : Noyau émetteur α Noyau émetteur β + Noyau émetteur β - diagrammeZN_1diagrammeZN_1 et/ou diagrammeZN_2diagrammeZN_2

5 4- Ecriture de léquation de réaction nucléaire : Lois de conservation ou lois de Soddy Lois de conservation (Lois se Soddy) au cours dune réaction nucléaire : - Conservation du nombre de nucléons, soit A = A 1 + A 2 - Conservation du nombre de la charge électrique, soit Z = Z 1 + Z 2

6 Particule α (noyau dhélium) Particule β + (anti-électron = posit(r)on) Rayons γ (rayons X) 2 protons et 2 neutrons 1 charge élémentaire positive Rayonnement à ν élevée, donc λ courte Peu pénétrant (arrêté par qlq mm dair ou de papier Pénétrant (arrêté par qlq mm dAl ou verre) Très pénétrant (arrêté forte épaisseur de béton ou plomb) 00γ00γ

7 5- Mesure de la radioactivité : - Le Sievert est lunité de mesure de la dose reçue, soit lexposition aux rayonnements - Le Becquerel est lunité de mesure de lactivité A qui correspond au nombre de désintgration par unité de temps (1Bq = 1 désintégration par s) Son appareil de mesure est le compteur Geiger. BecquerelBecquerel, Sievert, Geiger et anim_radioactivite SievertGeigeranim_radioactivite

8 Les réactions nucléaires spontanées sont responsables de : - la radioactivité naturelle, les noyaux instables existent dans la nature (émetteurs α ou β - ). - la radioactivité artificielle, les noyaux instables sont créés en laboratoire (émetteurs β+). Cours : Lactivité A (en becquerel, Bq) dun échantillon radioactif dépend de la masse et diminue au cours du temps. On a A/2 a bout dune durée appelé demi-vie, t 1/2. Courbe A = f(t)

9 II- Réactions nucléaires provoquées : Activité documentaire N°2 à coller 1- La fission nucléaire : fission réaction en chaîne La fission nucléaire est une réaction au cours de laquelle un noyau lourd dit …………… va se …………………… en deux noyaux plus ………………… sous limpact dun …………………………… Cette réaction libère une grande quantité d………………… et 2 …………… supplémentaires en moyenne. Autre exemple :

10 II- Réactions nucléaires provoquées : Activité documentaire N°2 à coller 1- La fission nucléaire : fission réaction en chaîne La fission nucléaire est une réaction au cours de laquelle un noyau lourd dit fissile va se scinder en deux noyaux plus légers sous limpact dun neutron. Cette réaction libère une grande quantité dénergie et 2 neutrons supplémentaires en moyenne. Autre exemple :

11 2- La fusion nucléaire : ………….. fusion La fusion nucléaire est une réaction au cours de laquelle deux noyaux ………………… sassemblent pour former un noyau plus ………………………… tout en émettant très fréquemment un ………………………... Cette réaction libère une grande quantité d………………… et le plus souvent 1 ……………… très rapide.

12 2- La fusion nucléaire : ………….. fusion La fusion nucléaire est une réaction au cours de laquelle deux noyaux légers sassemblent pour former un noyau plus lourd tout en émettant très fréquemment un neutron. Cette réaction libère une grande quantité dénergie et le plus souvent 1 neutron très rapide. 3 1 H tritium 2 1 H deutérium 4 2 He hélium n neutron

13 3- Domaines dutilisation de la radioactivité : REP médical Production délectricité (fission et ITER fusion) Les étoiles (fusion) Traitements des déchets radioactifs

14 3- Domaines dutilisation de la radioactivité : REP médical Production délectricité (fission et ITER fusion) Les étoiles (fusion) Traitements des déchets radioactifs

15 III- Bilan dénergie : 1- Perte de masse et énergie libérée pendant une réaction nucléaire : Fusion : Fission : Défaut_masse

16 2- Relation déquivalence entre masse et énergie : Au XX ème s, jai reçu le prix Nobel de physique en 1921 pour leffet photoélectrique (chap P4), je suis …………………………………………… Mon travail est notamment connu pour léquation qui quantifie lénergie contenue par la masse dun système au repos : énergie de masse. Lorsquil y a diminution de la masse d'un système, cela implique la libération d'énergie vers l'extérieur : (perte de masse Δm = m f – m i < 0). Données : - m n = 1,67492 · kg = 1,00866 u - m p = 1,67263 · kg = 1, u - c = 2, · 10 8 m · s -1

17 2- Relation déquivalence entre masse et énergie : Au XX ème s, jai reçu le prix Nobel de physique en 1921 pour leffet photoélectrique (chap P4), je suis Albert Einstein Mon travail est notamment connu pour léquation qui quantifie lénergie contenue par la masse dun système au repos : énergie de masse. Lorsquil y a diminution de la masse d'un système, cela implique la libération d'énergie vers l'extérieur : (perte de masse Δm = m f – m i < 0). E en J E = m × c 2 m en kg c en m·s -1 Données : - m n = 1,67492 · kg = 1,00866 u - m p = 1,67263 · kg = 1, u - c = 2, · 10 8 m · s -1

18 2- Relation déquivalence entre masse et énergie : Au XX ème s, jai reçu le prix Nobel de physique en 1921 pour leffet photoélectrique (chap P4), je suis Albert Einstein Mon travail est notamment connu pour léquation qui quantifie lénergie contenue par la masse dun système au repos : énergie de masse. Lorsquil y a diminution de la masse d'un système, cela implique la libération d'énergie vers l'extérieur : (perte de masse Δm = m f – m i < 0). E en J E = m×c 2 m en kg c en m·s -1 ΔE = lΔml×c 2 > 0 Données : - m n = 1,67492 · kg = 1,00866 u - m p = 1,67263 · kg = 1, u - c = 2, · 10 8 m · s -1

19 3- Défaut de masse et énergie : Cours : - Le défaut de masse dun noyau est la différence entre la masse des nucléons isolés au repos et la masse expérimentale du noyau au repos : Δm( A Z X) = [Zm p + (A-Z)m n ] – m noyau > 0 -Au défaut de masse est associée une énergie qui assure la cohésion du noyau : cest lénergie de liaison du noyau : E liaison = Δm( A Z X)×c 2 > 0 - Pour comparer la stabilité de deux noyaux, il faut étudier lénergie de liaison par nucléon, le plus stable étant celui qui a la plus plus grande.

20 REMARQUE : la courbe dAston permet dexpliquer fusion ou fission à partir de lénergie liaison par nucléon.


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