Noyauénergie et masse p1 PDF La masse du neutron : 100866

Correction des exercices chapitre 5. Exercice n° 14 p 128 : a. L'énergie de liaison de l'uranium 235 est l'énergie qu'il faut fournir à ce noyau au repos

Chapitre 5 : Noyaux masse et énergie

? Soit en utilisant les énergies de liaison des noyaux et d'après la définition de El : ?E = [El(X1) + El(X2)) –(El(X3) + El(X4)]. Exemple : voir exercices.

Cours de Chimie Structure de la matière

chapitres avec des exercices corrigés dans chaque chapitre. Chapitre 2 : Structure de l'atome ... Energie de liaison et de cohésion des noyaux.

Noyauénergie et masse p1

La masse du neutron : 100866 u. 1u = 931

EXERCICES

Indiquer l'écriture conventionnelle des noyaux suivants à partir de leur composition en neutron et protons. Voir tables 2 et 3 . Page 42. 2 L'ATOME. Élément.

Thème : Réactions nucléaires Fiche 4 : Énergie du noyau

3IMRT Devoir n°2 (corrigé) 23 / 01 / 2013 PREMIÈRE PARTIE

Jan 23 2013 DEUXIÈME PARTIE : EXERCICES ( 28 points). 1. Noyau atomique et ... c) Calculer l'énergie de liaison par nucléon du noyau de Bismuth 209.

exercices corriges de structure de la matiere et de liaisons chimiques

Exercices corrigés : Structure de l'atome - Connaissances générales ?m ou défaut de masse correspond à l'énergie de cohésion du noyau.

TS Physique Réaction de fission dans une centrale nucléaire

TS Physique Réaction de fission dans une centrale nucléaire Exercice résolu 2. a) Calculez en MeV

Noyau,énergie et masse Mehdi El Hichami

Exercice 1 :

1-Préciser la composition d'un noyau de l'isotope 235 de l'uranium ayant pour symbole

23592
U.

2-Calculer le défaut de masse de ce noyau, en unité de masse atomique puis en kilogramme.

3-Calculer, en joule puis en MeV, l'énergie de liaison de ce noyau.

3- Calculer l'énergie de liaison par nucléon de ce noyau.

4- Comparer la stabilité du noyau d'uranium 235 à celle du noyau de radium 226 dont l'énergie de

liaison est de 7,66 MeV par nucléon. Donneés : : 1,00866 u A = 6,022 1023 mol-1

Célérité de la lumière dans le vide : c = 2,997925 108 m.s-1 1eV = 1,6022 10-19 J

Exercice 2 :

Dans une centrale nucléaire, on utilise l'uranium 235 comme combustible. l'une des réaction de fission de

l'uranium 235 est : nxYInU1 0 94
39
139
53
1 0 235
92o

1-Quelle est la composition du noyau d'uranium 235?

2-Trouver la valeur de x en justifiant.

4-Sur ǯǡǯǯ

par nucléon - ElȀǯ abscisses. plus stable ?

5-Placer les noyaux cités ci-dessus sur la co

et comparer leur stabilité.

7-À partir de la courbe, justifier

la réaction de fission. Sous quelle forme apparaît cette énergie libérée par la fission ?

Exercice 3 :

La désintégration du noyau de cobalt

60
27Co
donne un noyau de nickel 60
28Ni
et une particule X.

1- Identifier la particule X, puis déterminer le type de désintégration du cobalt 60.

2- ǡǡǯlib au cours de cette désintégration.

3- ǡȀǡǯ

du noyau 60
28Ni
, puis déduire parmi les deux noyaux 60
28Ni
et 56
28Ni
, lequel est le plus stable.

Donneés : La masse du noyau

60
27Co
: 59,91901 u La masse du noyau 60
28Ni
: 59,91543 u La masse du neutron : 1,00866 u 1u = 931,5 MeV.c-2 60
28Ni
: 8,64MeV/nucléon

Exercice 4 :

Les eaux naturelles contiennent du chlore 36 radioactif qui se renouvelle en permanence dans les eaux de surface, donc

sa concentration y reste constante. Par contre dans les eaux profondes stagnantes sa concentration décroit progressivement

Données :

Proton Chlore 36 Neutron Proton Noyau ou particule p1 1 Cl36 17 n1 0

Symbole

1,0073 35,9590 1,0087 Masse(u)

La demi-vie du chlore 36 : t1/2 = 3,01.105 ans 1u = 931,5 Mev.c-².

Désintégration du nucléide chlore 36 :

La désintégration du nucléide

Cl36 17 donne naissance au nucléide Ar36 18

1.1- Donner la composition du noyau 36

1.2- 1.3-

1 = 11,7.10-6 Bq, et

2 = 1,19.10-6 Bq.

On suppose que le chlore 36 est le seul responsable de la radioactivité dans les eaux, et que son activité dans les eaux de

surface est égale à son activité dans les eaux profondes lors de la formation de la nappe.

1-4-Déterminer (en ans.

Exercice 5 :

diverses se basant essentiellement sur la loi de décroissance radioactive. Parmi ces techniques : la technique de datation par

-Plomb.

Données : 238 238,00031 u ; Masse du noyau du Plomb 206 205,92949 u

Masse du proton 1,00728 u ; Masse du neutron 1,00866 u

atomique 1u = 931,5 Mev.c-2 ; Masse molair M(238U) = 238 g.mol-1

Energie de liaison par nucléon du Plomb 206

( ) 7,87 /Pb Mev nucléon

Demi-t1/2 = 4,5.109 ans ; Masse molaire du Plomb 206 M(206Pb) = 206 g.mol-1

238 206 0 4

92 82 1 2U Pb e Hexy

1- 238
92U
1-1- 1-2-

1-3- le noyau

206
82Pb
est plus stable que le noyau 238
92U

2- -Plomb.

iques selon leur date de formation.

On considère que la présence du plomb dans certaines roches métalliques est due seulement à la désintégration

lique contenant à la 238
92U
. Cet échantillon métallique contient à une date t, une masse mU(t)=10g Pb(t)=0,01g de

Plomb 206.

2-1- 238
1/2

206t m (t).M( U)t .ln(1 )ln(2) m (t).M( Pb)

Pb U

2-2- Calculer t en années.

Exercice 6 :

cette réaction a 31
10 A2

1H+ H He+ nZ

1,00866 2,01355 3,015504,0015masse (u)

- célérité de la lumière dans le vide : c = 3.108 m.s-1 - constante de Planck : h = 6, 626.10-34 J.s

- 1u = 931,5 MeV.c- 2 - 1MeV =1,6.10-13 J .

2- Calculer, lib lors de cette réaction nucléaire.

3- associée à ce rayonnement.

4- 0 = 2, 0.10 Bq . A

1 = 4ans , cette activité devient égale à a1 =1, 6.106 Bq .

ivité a2 2 =12, 4 ans .

Exercice 7 :

Dans une pile atomique , une des réactions la plus courante est la suivante : 23592
U + 10 n 9438
Sr + 140Z

Xe + x

10 n

1. Nommer cette réaction nucléaire.

2. Déterminer, en les justifiant, les valeurs de Z et x .

3. Calculer la perte de masse.

4. Calculer, en joule, puis en MeV, l'énergie libérée par la fission d'un noyau d'uranium 235.

5. Un réacteur utilise par jour en moyenne 3,0 kg d'uranium 235.

Calculer l'ordre de grandeur de l'énergie libérée par la fission de 3,0 kg d'uranium 235.

Données : Masses des noyaux : 235U = 234,993 32 u ; 94Sr = 93,894 46 u ; 140Xe = 139,889 09 u

Exercice 8 :

Le noyau de sodium

22
11Na se désintègre en noyau de magnésium 24
12Mg avec

1. Identifier la particule X et préciser le type de radioactivité du sodium 24.

2. ǡǡǯlib lors de cette désintégration.

3. Ȁǡǯ du noyau

24
12Mg

4. Lorsque le noyau de magnésium 24 est dans l'état excité, sa transition vers l'état

fondamental s'accompagne de l'émission d'un rayonnement électromagnétique.

ȋǯȂ dessous)

Calculer la fréquence

du rayonnement émis.

Données:

- Constante de Planck : h = 6,62.10-34 J.s ; - Masse de 24
11Mg : 23,97846 u - Masse de 24
11Na : 23,98493 u ; - - Masse du proton : 1,00728 u ; - Masse du neutron : 1,00866 u

1u=931,5 MeV.c-2 ; 1MeV=1,6.10-13J .

Exercice 9:

-tritium est : 2 1 H + 3 1 H 4 2 He + 1 0 n

1-Exprimer l'énergie E qui peut être libérée par cette réaction en fonction des énergies de masse

Em( A ZX ) des particules (ou des noyaux) qui interviennent.

2-Exprimer la masse m(

A ZX ) du noyau A ZX en fonction de mp, mn, Z, A et de l'énergie de liaison EL( A ZX

Pour la réaction de fusion envisagée, en déduire l'expression de E en fonction des énergies de liaison.

3-Calculer numériquement la valeur de E.

On donne les valeurs des énergies de liaison des noyaux suivants : EL ( 2 1

H) = 2,224 MeV ; EL (

3 1

H) = 8,481 MeV ; EL (

4 2He ) = 28,29 MeV.

Exercice 10:

3 2 He + 3 2 He 4 2

He + 2

1 1 p

1--il ?

2-Calculer la perte de masse observée lors de cette réaction.

Particule ou

Noyau Neutron Hydrogène 1

ou proton

Hydrogène 2

ou Deutérium

Hydrogène 3

ou Tritium Hélium 3 Hélium 4 Uranium 235 Xénon Strontium

Symbole

1 0n 1 1H 2 1H 3 1H 3 2He 4 2He 235
92U
A 54Xe
94
ZSr Masse en u 1,00866 1,00728 2,01355 3,01550 3,01493 4,00150 234,9942 138,8892 93,8945

Exercice 11:

Le noyau de plutonium

241
94Pu
241
95Am

2. ǡǡǯlib ǯ

241
94Pu
se désintègre.

échantillon à la date t=28,7 ans .

Données: 1u=931,5MeV.c-2 ; Masse de la particule X : m(X)= 0,00055u ; t1 /2= 14,35ans de Am

- Masse du noyau 241
95Am
: m( 241
95Am
) = 241,00471u - Masse du noyau 241
94Pu
m( 241
94Pu
)= 241,00529u

Exercice 12:

I- Fission nucléaire

Une centrale nucléaire est une usine de production d'électricité. Actuellement ces centrales utilisent la chaleur

libérée par des réactions de fission de l'uranium 235 qui constitue le "combustible nucléaire". Cette chaleur

transforme de l'eau en vapeur. La pression de la vapeur permet de faire tourner à grande vitesse une turbine qui

entraîne un alternateur produisant l'électricité.

Certains produits de fission sont des noyaux radioactifs à forte activité et dont la demi-vie peut être très longue.

1-Définir le terme demi-vie.

2-Définir l'activité d'une source radioactive.

3-Préciser son unité dans le Système International.

4-Le bombardement d'un noyau d'uranium 235 par un neutron peut produire un noyau de

strontium et un noyau de xénon selon l'équation suivante : 235
92U
1 0n 94SrZ
A 54Xe
+ 3 1 0n

3.1. Déterminer les valeurs des nombres A et Z.

3.2. Calculer en MeV l'énergie libérée par cette réaction de fission.

3.3. Quelle est l'énergie libérée par nucléon de matière participant à la réaction ?

II - Fusion nucléaire :

Le projet ITER s'installera prochainement sur le site de Cadarache en France.

L'objectif de ce projet est de démontrer la possibilité scientifique et technologique de la production d'énergie par la

fusion des atomes. La fusion est la source d'énergie du soleil et des autres étoiles.

Pour obtenir une réaction de fusion, il faut rapprocher suffisamment deux noyaux qui se repoussent, puisqu'ils sont

tous deux chargés positivement. Une certaine énergie est donc indispensable pour franchir cette barrière et arriver

dans la zone, très proche du noyau, où se manifestent les forces nucléaires capables de l'emporter sur la répulsion

électrostatique.

La réaction de fusion la plus accessible est la réaction impliquant le deutérium et le tritium. C'est sur cette réaction

que se concentrent les recherches concernant la fusion contrôlée. La demi-vie du tritium consommé au cours de cette réaction n'est que de 15 ans.

De plus il y a très peu de déchets radioactifs générés par la fusion et l'essentiel est retenu dans les structures de

l'installation ; 90 % d'entre eux sont de faible ou moyenne activité.

Tableaux de données:

Particule ou

Noyau Neutron Hydrogène 1

ou proton

Hydrogène 2

ou Deutérium

Hydrogène 3

ou Tritium Hélium 3 Hélium 4 Uranium 235 Xénon Strontium

Symbole

1 0n 1 1H 2 1H 3 1H 3 2He 4 2He 235
92U
A 54Xe
94
ZSr Masse en u 1,00866 1,00728 2,01355 3,01550 3,01493 4,00150 234,9942 138,8892 93,8945

Unité de masse atomique u = 1,66054 1027 kg

Énergie de masse de l'unité de masse atomique E = 931,5 MeV

Électronvolt 1 eV = 1,60 1019 J

Vitesse de la lumière dans le vide c = 3,00 108 m.s-1

1-Le deutérium de symbole

2 1H et le tritium de symbole 3 1H sont deux isotopes de l'hydrogène.

1-1-. Définir le terme de noyaux isotopes.

1-2-Donner le composition de ces deux noyaux.

2-Qu'appelle-t-on réaction de fusion ?

3-Sur la courbe d'Aston ȋǯʹȌ indiquer clairement dans quel domaine se trouvent les noyaux

susceptibles de donner une réaction de fusion.

4-Écrire l'équation de la réaction nucléaire entre un noyau de Deutérium et un noyau de Tritium sachant que cette

quotesdbs_dbs1.pdfusesText_1

[PDF] Noyauénergie et masse p1 La masse du neutron : 100866

Exercice 1 :

1-Préciser la composition d'un noyau de l'isotope 235 de l'uranium ayant pour symbole

2-Calculer le défaut de masse de ce noyau, en unité de masse atomique puis en kilogramme.

3-Calculer, en joule puis en MeV, l'énergie de liaison de ce noyau.

3- Calculer l'énergie de liaison par nucléon de ce noyau.

4- Comparer la stabilité du noyau d'uranium 235 à celle du noyau de radium 226 dont l'énergie de

Exercice 2 :

1-Quelle est la composition du noyau d'uranium 235?

2-Trouver la valeur de x en justifiant.

4-Sur ǯǡǯǯ

5-Placer les noyaux cités ci-dessus sur la co

7-À partir de la courbe, justifier

Exercice 3 :

La désintégration du noyau de cobalt

1- Identifier la particule X, puis déterminer le type de désintégration du cobalt 60.

2- ǡǡǯlib au cours de cette désintégration.

3- ǡȀǡǯ

Donneés : La masse du noyau

Exercice 4 :

Données :

Symbole

1,0073 35,9590 1,0087 Masse(u)

Désintégration du nucléide chlore 36 :

La désintégration du nucléide

1.1- Donner la composition du noyau 36

1 = 11,7.10-6 Bq, et

2 = 1,19.10-6 Bq.

1-4-Déterminer (en ans.

Exercice 5 :

Energie de liaison par nucléon du Plomb 206

238 206 0 4

92 82 1 2U Pb e Hexy

1-3- le noyau

2- -Plomb.

Plomb 206.

206t m (t).M( U)t .ln(1 )ln(2) m (t).M( Pb)

2-2- Calculer t en années.

Exercice 6 :

1H+ H He+ nZ

1,00866 2,01355 3,015504,0015masse (u)

2- Calculer, lib lors de cette réaction nucléaire.

4- 0 = 2, 0.10 Bq . A

1 = 4ans , cette activité devient égale à a1 =1, 6.106 Bq .

Exercice 7 :

Xe + x

1. Nommer cette réaction nucléaire.

2. Déterminer, en les justifiant, les valeurs de Z et x .

3. Calculer la perte de masse.

4. Calculer, en joule, puis en MeV, l'énergie libérée par la fission d'un noyau d'uranium 235.

5. Un réacteur utilise par jour en moyenne 3,0 kg d'uranium 235.

Exercice 8 :

Le noyau de sodium

1. Identifier la particule X et préciser le type de radioactivité du sodium 24.

2. ǡǡǯlib lors de cette désintégration.

3. Ȁǡǯ du noyau

4. Lorsque le noyau de magnésium 24 est dans l'état excité, sa transition vers l'état

ȋǯȂ dessous)

Calculer la fréquence

Données:

1u=931,5 MeV.c-2 ; 1MeV=1,6.10-13J .

Exercice 9:

1-Exprimer l'énergie E qui peut être libérée par cette réaction en fonction des énergies de masse

2-Exprimer la masse m(

3-Calculer numériquement la valeur de E.

H) = 2,224 MeV ; EL (

H) = 8,481 MeV ; EL (

Exercice 10:

He + 2

1--il ?

2-Calculer la perte de masse observée lors de cette réaction.

Particule ou

Noyau Neutron Hydrogène 1

Hydrogène 2

Hydrogène 3

Symbole

Exercice 11:

Le noyau de plutonium

2. ǡǡǯlib ǯ

échantillon à la date t=28,7 ans .