Interro n°7 - Chapitres 7-8

Lycée Alcide d’Orbigny - 1ère S - M. Pichegru
www.pichegru.net
Année scolaire 2013
Interro n°7 - Chapitres 7-8 Correction de l’interro n°7
40 minutes
.1. 2 protons et 2 nucléons
-0,125 pt si « 2 électrons »
Consignes pour la rédaction
• Noter le numéro complet de la question de manière lisible et
l’encadrer.
• S’assurer de laisser une marge pour la notation.
Exercice 1 - Noyau et interactions
5 pts
[0,5 pt]
(a) 1010m ; (b) 10-6 m ; (c) 10-15m.
3.a. Calculer la valeur de l’intensité de la force gravitationnelle entre 2
nucléons. Donner son ordre de grandeur.
[1,5 pt]
3.b. Calculer la valeur de l’intensité de la force électrostatique qui
s’exerce entre ces nucléons, suivant leur nature. Donner son ordre de
grandeur.
[2 pt]
3.c Comparer ces quatre valeurs et conclure quant à la nécessité d’un
troisième type d’interaction pour expliquer la stabilité du noyau. [0,5 pt]
3.d Comment s’appelle-t-elle ?
[0,25 pt]
Exercice 2 - Radioactivité
2 pts
Compléter les équations suivantes et préciser le type de désintégration
(α, β+ ou β–).
1.
3.
207
83 Bi
→
4
2 He
→ 10 e +
+…
+…
2.
22
11 Na
4.
210
84 Po
→A
Z
Ne + …
206
→ 82
Pb
3 pts
92
1
+ 10 n → 141
56 Ba + 36 Kr +3 0 n
1. Grâce aux données en fin d’exercices, calculer la variation de masse
∆m de cette réaction, en unité de masse atomique (u).
[1,5 pt]
2. En déduire l’énergie libérée par cette réaction, en joule.
Données :
1 u = 1,660538·10-27 kg
masse
235
( 92
U
) = 234,9944 u
masse ( 141
56 Ba ) = 140,8840 u
c = 2,9979·108 m·s-1
masse ( 10 n ) = 1,0087 u
masse ( 92
36 Kr ) = 91,9065 u
d2
=
(
6,67 ⋅10 −11 × 1,67 ⋅10 −27
(2,3 ⋅10 )
)
2
−15 2
= 3,52 ⋅10 −35 N
Ordre de grandeur : 10-35 N
Formule, calcul, unité : 0,5 + 0,5 +0,25 pt
Ordre de grandeur : 0,25 pt
Entre 2 protons, Fe =
k ⋅ e2
d
2
=
(
9,⋅10−9 × 1,60 ⋅ 10−19
(
)
−15 2
) = 43,6 N
2,3 ⋅ 10
Ordre de grandeur : 10 N
Formule, calcul, unité : 0,5 + 0,5 +0,25 pt
Ordre de grandeur : 0,25 pt
Calcul OK si même erreur de distance que question 3.a
3.c La force électrostatique, répulsive, est bien plus intense que le force
gravitationnelle, qui est attractive. L’effet de ces deux forces n’explique
donc pas la stabilité du noyau. Il doit y avoir une 3ème force, attractive,
plus intense que la force électrostatique.
0,25 pour la comparaison
0,25 pour la 3ème force (aucune justification → 0)
3.d Il s’agit de la force due à l’interaction nucléaire forte.
Exercice 2 - Réactions nucléaires spontanées
1.
238
92 U
3.
207
83 Bi
→
4
2 He
+
→ 10 e + +
1. ∆m = masse
L’uranium 235 est le « combustible » nucléaire utilisé dans les centrales.
Lorsque le noyau d’uranium 235 est percuté par un neutron, il peut se
diviser en deux noyaux plus légers selon la réaction suivante :
235
92 U
2
(α)
2.
22
11 Na
(β+)
4.
210
84 Po
234
90 Th
207
82 Pb
[1,5 pt]
235
( 92
U
( 141
56 Ba
) + masse
( 10 n
) + masse
( 92
36 Kr
)) = -0,1865 u
2 pts
22
→ 10
Ne + 10 e + (β+)
206
→ 82
Pb +
4
2 He
) + 3× masse
( 10 n
Exercice 3 - Énergie et fission
+…
Exercice 3 - Énergie et fission
G ⋅ (m nucléon )
3.b. Entre protons et neutrons ainsi qu’entre neutrons, aucune force
électrostatique ne s’exerce. 0,5 pt
2. La distance moyenne entre 2 nucléons est de 2,3 fm. fm (femtomètre)
correspond à (choisir la bonne réponse) :
[0,25 pt]
238
92 U
3.a. Force gravitationnelle entre 2 nucléons :
Fg =
Données :
Constante universelle de gravitation : G = 6,67·10-11 m3·kg-1·s-2
Constante de Coulomb : k = 9,00·109 m3·kg·s-2·C-2
Masse d’un nucléon : mnucléon = 1,67·10-27 kg
Charge élémentaire : e = 1,60·10-19 C
1. Quelle est la composition du noyau d’hélium 4 ( 42 He ) ?
2. Réponse (c)
(α)
3 pts
) – (masse
[1,5 pt]
0,5 pour masse des produits
0,5 pour masse des réactifs
2. ∆m = -3,10·10-27 kg
E = |∆m|·c2 = 2,783·10-11 J
0,5 pour la formule E = |∆m|·c2
[1,5 pt]

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