Physique Nucléaire: Noyaux, Masse et Énergie

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Questions and Answers

Quel est le produit de la fission de l'uranium 235 lorsqu'il est bombardé par un neutron?

  • 55 Cs (correct)
  • 94 Sr (correct)
  • 2 He
  • 140 Xe

Quel est le format général de l'énergie libérée lors d'une réaction de désintégration α de Ra en Rn?

  • ∆E = El(88Ra) + El(86Rn) - El(42He)
  • ∆E = El(86Rn) + El(42He) - El(88Ra)
  • ∆E = El(88Ra) - El(86Rn) + El(42He) (correct)
  • ∆E = El(86Rn) - El(88Ra) + El(42He)

Que se passe-t-il lors d'une réaction de fusion nucléaire?

  • Un neutron éclate un noyau léger en deux noyaux plus lourds.
  • Des neutrons sont absorbés par des noyaux instables.
  • Un noyau lourd se crée à partir de noyaux légers. (correct)
  • Deux noyaux légers se fissionnent.

Quelle affirmation concernant l'énergie de liaison d'un noyau est correcte?

<p>L'énergie de liaison d'un noyau est toujours positive. (A)</p> Signup and view all the answers

La désintégration α mentionnée dans le contenu concerne quels nucléides?

<p>226Ra et 222Rn (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle expression représente la variation d'énergie d'une réaction nucléaire?

<p>ΔE = Δm * c^2 (C)</p> Signup and view all the answers

Quelles sont les caractéristiques d'une réaction endoénergétique?

<p>ΔE &gt; 0 (A), Elle utilise de l'énergie du milieu environnant. (D)</p> Signup and view all the answers

Comment se détermine l'énergie de liaison d'un noyau A_ZX?

<p>Elle est calculée à partir de la différence de masse multipliée par c^2. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'expression correcte de l'énergie libérée pour la désintégration β−?

<p>∆E = El(6C) - El(7N) + El(-1e) (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la relation entre la masse et l'énergie selon la relation d'Einstein?

<p>E = m × c² (B)</p> Signup and view all the answers

Quels éléments sont produits lorsque l'hydrogène 1 fusionne avec un autre hydrogène 1?

<p>He et neutrons (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rapport de l'énergie de liaison par nucléon ?

<p>El / A (C)</p> Signup and view all the answers

Lors d'une réaction de désintégration α, quel signe est associé à l'énergie libérée?

<p>∆E &lt; 0 (A)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'unité de masse atomique et comment est-elle définie?

<p>1 u est égal à 1/12 de la masse d'un atome de carbone-12. (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est le symbole du noyau d'hélium libéré lors de la désintégration α?

<p>4He (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la caractéristique des noyaux stables selon la courbe d'Aston?

<p>Ils se situent dans une région où 40 &lt; A &lt; 195. (A)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qu'une réaction nucléaire en chaîne?

<p>Une réaction où des neutrons provoquent d'autres fissions. (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est le rôle des neutrons dans la fission nucléaire?

<p>Ils déclenchent d'autres fissions. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle affirmation est vraie concernant l'énergie de liaison d'un nucléon isolé?

<p>Elle est toujours nulle. (A)</p> Signup and view all the answers

Qu'est-ce qu'un électronvolt?

<p>Unité d'énergie adaptée à l'échelle atomique. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel noyau est le plus stable parmi les options suivantes?

<p>136C (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est le résultat d'une variation de masse positive dans un système?

<p>Le système reçoit de l'énergie. (D)</p> Signup and view all the answers

Comment peut-on déterminer si une réaction nucléaire est exoénergétique?

<p>Si ΔE &lt; 0 (A)</p> Signup and view all the answers

Comment se définit l'énergie de liaison d'un noyau d'azote 13 pour des calculs spécifiques?

<p>Elle est calculée à partir de la masse atomique et des masses des nucléons. (D)</p> Signup and view all the answers

Comment se définit le défaut de masse d'un noyau?

<p>La différence entre la somme des masses des nucléons séparés et la masse du noyau. (A)</p> Signup and view all the answers

Quel paramètre caractérise les réactions de fusion nucléaire?

<p>Elles concernent les noyaux contenant moins de 40 nucléons. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la masse totale des nucléons séparés pour un noyau d'Hélium 4?

<p>4,0026 u (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'unité de l'énergie de liaison par nucléon?

<p>MeV/nucléon (A)</p> Signup and view all the answers

Lorsqu'un noyau cède de l'énergie, que se passe-t-il avec la variation de masse?

<p>Δm &lt; 0 (B)</p> Signup and view all the answers

Quels sont les multiples d'un électronvolt?

<p>1 k eV, 1 M eV, 1 G eV (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'énergie correspondant à une masse de 1 u selon la relation d'Einstein?

<p>931,5 MeV/c² (D)</p> Signup and view all the answers

Quel type de rayonnement peut être arrêté par une feuille de papier ?

<p>Rayons alpha (C)</p> Signup and view all the answers

Quelles applications de la radioactivité sont mentionnées dans le domaine médical ?

<p>Analyse biochimique (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la conséquence des rayons beta sur la peau ?

<p>Brûlures superficielles (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle catastrophe nucléaire est citée comme exemple des dangers de la radioactivité ?

<p>Tchernobyl et Fukushima (A)</p> Signup and view all the answers

Quel type de rayonnement est utilisé dans le diagnostic des maladies ?

<p>Rayons gamma (A)</p> Signup and view all the answers

Comment les rayons alpha peuvent-ils affecter les tissus vivants ?

<p>Détruire le tissu sans pénétration (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'effet biologique des rayons beta sur les cellules humaines ?

<p>Altération de l'ADN (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle méthode n'est pas associée aux applications de la radioactivité dans l'industrie ?

<p>Radiothérapie (A)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Énergie d'une particule

L'énergie d'une particule de masse m est donnée par la relation E = mc².

Unité de masse atomique (u)

Une unité de masse adaptée à l'échelle atomique, égale à 1/12 de la masse d'un atome de carbone-12.

Unité d'énergie (eV)

Une unité d'énergie utilisée en physique nucléaire, égale à 1,6 x 10^-19 J.

Défaut de masse (Δm)

La différence entre la masse des nucléons séparés et la masse du noyau atomique.

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Énergie de liaison

L'énergie nécessaire pour séparer les nucléons d'un noyau.

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Relation d'Einstein

E = mc²; équation qui relie l'énergie et la masse.

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Célérité de la lumière (c)

La vitesse de la lumière dans le vide, approximativement 3x10^8 m/s.

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Noyau d'Hélium (4He)

Un noyau composé de 2 protons et 2 neutrons.

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Masse totale des nucléons

Somme des masses des protons et neutrons composant le noyau.

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Masse du noyau (m)

La masse mesurée du noyau complet.

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Énergie de liaison d'un noyau

L'énergie nécessaire pour dissocier un noyau en nucléons séparés.

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Énergie de liaison d'un nucléon

L'énergie de liaison par nucléon, en divisant l'énergie de liaison totale par le nombre total de nucléons.

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Défaut de masse

La différence de masse entre la masse des nucléons séparés et la masse du noyau.

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Noyaux stables

Noyaux se situant dans une région spécifique de la courbe d’Aston entre A = 40 à A=195.

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Fusion nucléaire

Réaction nucléaire impliquant des noyaux légers.

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Fission nucléaire

Réaction nucléaire impliquant des noyaux lourds.

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Courbe d’Aston

Représentation graphique de l'opposé de l'énergie de liaison par nucléon en fonction du nombre de nucléons.

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𝜉 (énergie de liaison par nucléon)

L'énergie de liaison d'un noyau divisée par le nombre total de nucléons.

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masse du noyau

Masse d'un ensemble de protons et de neutrons

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Noyau d'azote-13 (137N)

Noyau atomique composé de 7 protons et 6 neutrons.

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Désintégration alpha

Un type de radioactivité où le noyau d'un atome émet une particule alpha (noyau d'hélium). Le nombre de masse diminue de 4 et le nombre atomique de 2.

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Énergie de réaction nucléaire

La différence d'énergie entre les réactifs et les produits d'une réaction nucléaire. Elle est déterminée par la différence de masse entre les noyaux avant et après la réaction.

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Libération d'énergie

Une réaction nucléaire qui libère de l'énergie dans l'environnement a une variation d'énergie négative (∆E < 0).

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Désintégration bêta

Un type de radioactivité où un neutron se transforme en proton, émettant un électron (bêta-) et un antineutrino. Le nombre atomique augmente de 1, tandis que le nombre de masse reste le même.

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Énergie de liaison nucléaire

L'énergie nécessaire pour séparer les nucléons (protons et neutrons) d'un noyau atomique.

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Quelle est la différence entre la fission et la fusion ?

La fission divise un noyau lourd en deux plus légers, tandis que la fusion combine deux noyaux légers pour en créer un plus lourd.

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Réaction en chaîne

Une réaction de fission nucléaire qui produit des neutrons qui peuvent provoquer d'autres réactions de fission, créant un cycle.

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Variation de masse (∆m)

La différence de masse entre les masses des réactifs et des produits d'une réaction nucléaire.

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Réaction exoénergétique

Une réaction nucléaire qui libère de l'énergie (∆E < 0).

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Réaction endoénergétique

Une réaction nucléaire qui nécessite de l'énergie pour se produire (∆E > 0).

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Rayons alpha (α)

Particules chargées positivement émises par certains noyaux radioactifs, composées de deux protons et de deux neutrons.

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Rayons bêta (β)

Électrons ou positrons émis par certains noyaux radioactifs.

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Rayons gamma (γ)

Rayons électromagnétiques très énergétiques émis par certains noyaux radioactifs.

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Applications de la radioactivité

La radioactivité a des applications dans divers domaines, notamment la production d’énergie, la recherche, la médecine et l’agriculture.

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Study Notes

Noyaux, Masse et Energie

  • La relation d'Einstein relie l'énergie (E) à la masse (m) et à la vitesse de la lumière (c) par la formule E = mc².
  • La célérité de la lumière dans le vide (c) est d'environ 3.108 m.s-1.
  • L'unité de masse atomique (u) est égale à 1/12 de la masse d'un atome de carbone 12, soit 1,66.10-27 kg.
  • L'unité d'énergie en physique nucléaire est l'électronvolt (eV).
  • 1 eV correspond à 1,6.10-19 J.
  • Les multiples de l'électronvolt sont utilisés pour exprimer les énergies à l'échelle microscopique (keV, MeV, GeV).
  • Le défaut de masse (Δm) est la différence entre la somme des masses des nucléons séparés et la masse du noyau.
  • Lorsque Δm < 0, la réaction est exothermique (libération d'énergie).
  • Lorsque Δm > 0, la réaction est endothermique (absorption d'énergie).
  • L'énergie de liaison (El) d'un noyau est l'énergie nécessaire pour dissocier le noyau en ses nucléons individuels.
  • L'énergie de liaison par nucléon (ξ) est le rapport de l'énergie de liaison au nombre de nucléons.
  • La stabilité d'un noyau est liée à la valeur de son énergie de liaison par nucléon. Plus cette valeur est élevée, plus le noyau est stable.
  • La courbe d'Aston représente la variation de l'opposé de l'énergie de liaison par nucléon en fonction du nombre de masse A.
  • La courbe d'Aston illustre les régions de stabilité des noyaux, la fusion des noyaux les plus légers et la fission des noyaux les plus lourds.
  • La fission nucléaire est une réaction nucléaire qui décompose un noyau lourd en deux noyaux plus légers sous l'impact d'un neutron.
  • La fusion nucléaire est une réaction qui combine deux noyaux légers pour former un noyau plus lourd et plus stable.
  • Le bilan énergétique d'une réaction nucléaire peut être calculé en utilisant la variation de masse du système ou les énergies de liaison des noyaux.
  • Un noyau est d'autant plus stable que son énergie de liaison par nucléon est grande.

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