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Chapitre 7 - 1ère S

Matières colorées
by

SG AL

on 16 December 2016

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Transcript of Chapitre 7 - 1ère S

Chapitre 7 : Interactions fondamentales et réactions nucléaire
Objectifs :
Fiche 1 :
S'approprier :
1) A l'aide de la vidéo compléter le tableau ( 5 premières lignes).

2) A l'aide de vos connaissances, rappeler le schéma possible et la formule associée à la première interaction (celle de Newton).

Analyser :
3) Quelle est l’unité légale de la constante gravitationnelle universelle G.
On dit qu'on réalise une ANALYSE DIMENSIONELLE !

Réaliser :
4) Calculer l'ordre de grandeur la valeur de la force gravitationnelle s’exerçant entre deux protons distants de 10 m.
5) Même question pour la force électrostatique.


Fiche 2 :
Documents
Document 1 :
Expérience d'Henry Becquerel
Document 4 :
Document 5 :
L'activité
Document 6 :
La radioactivité au
quotidien
Document 2 :
Doc 3 à 5 :
4) Concernant l'activité radioactive , après avoir expliquer brièvement le principe de la datation des sols au carbone 14, comparer la composition des noyaux du carbone 12 et du carbone 14. Justifier le terme « isotope » employé dans le titre du document 3 ? Quelle hypothèse peut-on faire sur les caractéristiques d’un noyau instable ?

5) Définir la notion d’activité.

6) Avec quel appareil mesure-t-on cette activité radioactive ? Noter la radioactivité de quelques éléments de notre quotidien.


Fiche N°3 :
Questions :
Fiche N°4 :
Documents :
Document N°2 :
Schématisation
Questions :
S'approprier :

1) Pourquoi faut-il fournir de l’énergie aux noyaux pour qu’ils fusionnent ?

2)Quel type de réaction nucléaire va se produire dans l’étage primaire ? Justifier.

3) Parmi les multiples réactions possibles dans l’étage secondaire, la fusion de deux deutériums peut donner de l’hélium 3 ou encore du tritium ( ). Ecrire les équations de ces deux réactions.


Une autre utilisation du nucléaire est malheureusement la bombe de thermofusion nucléaire dite bombe H


- Quelles sont les interactions fondamentales qui régissent tous l'univers ?
- Qu'est ce qu'une réaction nucléaire ?
- Pourquoi l'énergie nucléaire est si important ?

COMPRENDRE
Documents :
La cohésion de la matière résulte d'interactions fondamentales assurant sa stabilité à toutes les échelles. Cette stabilité cesse en raison des échanges et des transformations d'énergies associées aux transformations physiques, chimiques et nucléaires. Tous les édifices de l'Univers sont régis par 4 interactions fondamentales. Selon la taille de l'édifice concerné, l'une des interactions est prédominante.

QUELLES SONT LES CAUSES PHYSIQUES A L'OEUVRE DANS L'UNIVERS ? QUELLES INTERACTIONS EXPLIQUENT A LA FOIS LA STABILITE ET LES EVOLUTIONS ?
-10
Données :
Analyser :
6) Comparer vos deux résultats précédents en calculant un rapport de force. Conclure.

7) Quelle est donc la nature de l’interaction prédominante ?

8) Comment pouvez vous cependant expliquer que le noyau d’un atome est stable à priori ?

Comprendre :
9) Les physiciens des particules n’expriment pas les masses des particules en kg mais en MeV/c² ou Ge/c². une particule au repose possède du fait de sa seule masse une énergie telle que E = m.c².
Cette relation ou équivalence masse-énergie est due à Einstein et date de 1905.

a. Que signifie chaque lettre de cette formule ? Rappeler les unités légales.

b. Sachant que 1 eV = 1,60.10-19 J et c =3,00.108 m.s-1. A quelle masse en kg correspond 1GeV/c² ?

c. Montrer que la masse de l’électron vaut 0,511 MeV/c².

Doc 1 à 3 :
S'approprier :
1. Concernant la radioactivité naturelle (doc1 & 2), est-ce la lumière solaire qui impressionne la plaque photographique dans l’expérience ? Sinon, d’où provient le rayonnement qui impressionne la plaque photographique ?

2. Sur le document 2, quel est le matériau qui a laissé ces contours ? Que peut-on alors conclure concernant les rayonnements radioactifs mis en évidence par Becquerel dans cette expérience ?

3. Lors de son expérience, Henri Becquerel a utilisé des sels d’uranium contenant des atomes d’uranium 235 radioactifs notés . De quoi est constitué un noyau d’uranium 235 ?

Document 3 :
En France, l'énergie libérée par une réaction nucléaire est principalement produite à partir de réactions nucléaires de fission.
QUELLES AVANCEES SCIENTIFIQUES ONT PERMIS DE COMPENDRE ET D'EXPLOITER LA RADIOACTIVITE ?


Documents :
Radioactivité naturelle
7) Citer les 3 types de radioactivité naturelle et expliciter leurs particularités.

8) Le phosphore 30 est radioactif BETA+ : en quoi s’agit-il d’une radioactivité « naturelle » ? Donner la représentation symbolique de ce noyau (A = 15) et proposer une réaction nucléaire traduisant cette radioactivité.

9) Le Polonium 210 a une radioactivité de type alpha. Ecrire le bilan de cette réaction nucléaire.

10) Le Cobalt 60 a une radioactivité de type BETA- : écrire le bilan de cette réaction nucléaire.

Radioactivité artificielle :
AIDE :

11) L’utilisation la plus connue de la radioactivité, les réacteurs nucléaires qui produisent notre énergie, est basée sur des réactions provoquées. A partir de l’animation qui va vous être proposée, recopier et compléter le tableau comparatif suivant :
Expliquer pourquoi on parle de réactions artificielles ?

12) Ecrire l'équation de fusion des isotopes de l'hydrogène H(Z = 1, A = 2) et H(Z=1, A=3) qui produit entre autre de l'hélium (A=4, Z=2)
13 ) Compléter l'équation suivante en justifiant à l'aide des lois de Soddy :
En France, la transformation nucléaire produisant l’énergie des centrales nucléaire est la fission d’un noyau d’uranium 235 sous l’effet d’un neutron. Parmi les réactions possibles, ce problème étudie celle qui produit du strontium 94, un autre noyau, noté X, de nombre de masse 139, ainsi que des neutrons.

QUELLE ENERGIE EST REELEMENT LIBEREE DANS NOS CENTRALES ?

Document :
Réaliser :

5) Calculer l’énergie libérée par cette réaction.

6) Une tonne de combustible nucléaire contient 0,88 tonnes d’uranium dont 3,5% d’uranium 235. Calculer l’énergie qu’une tonne de combustible peut libérer par la fission de tout l’uranium 235 par cette réaction.

7) Exprimée cette énergie en tonne équivalent pétrole. Conclure.


Analyser :

3) Y a-t-il une perte de masse ?

4) Peut-on alors qualifier cette réaction nucléaire de réaction exothermique. Expliquer.



S'approprier
:

1) Ecrire l’équation de la réaction nucléaire de fission étudiée. On notera Z le numéro atomique de X et k le nombre de neutrons produits.

2) Déterminer Z et k en justifiant votre démarche, puis écrire l’équation de la réaction complétée.


COMMENT FONCTIONNE UNE TELLE BOMBE ?
Document 1 :
Fiche N°5 :
Pour se protéger des rayonnements nucléaires dangereux comme le rayonnement gamma, il convient de bien comprendre quand une population de noyau présente une activité importante et au bout de combien de temps sa population de noyau s'est suffisamment désintégré.
COMMENT RENDRE COMPTE DE LA DECROISSANCE RADIOACTIVE D'UN ECHANTILLON ?
Documents :
S'approprier : documents 1 et 2
1) Rappeler la définition de l’activité et son unité.

2) Calculer l’activité de chacun des échantillons de Zirconium.

3) Comparer les activités au bout d’un an et les activités initiales calculées précédemment. Interpréter ces variations de l’activité.
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