NOM : ... Prénom : ... Classe : 1ère S …
Le 14/03/2016 Devoir n°5 (1h) - Calculatrice autorisée Page : 1/3
Observations : NOTE :
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Connaître : ... /21 Appliquer : ... /22 Raisonner : ... /10 Communiquer : ... /7
% de réussite : ... % % de réussite : ... % % de réussite : ... % % de réussite : ... % Les réponses doivent être justifiées et les calculs détaillés
I. Interactions au sein d'un noyau d'hélium (6 points)
Le noyau d’hélium 3 comporte deux protons A et B et un neutron C.
On suppose que les centres des nucléons sont tous placés dans un même plan, ces nucléons étant jointifs.
Les centres des deux protons sont séparés par une distance d = 2,4 10- 6 nm.
Données : mproton = 1,673 10-27 kg Charge élémentaire : e = 1,60 10-19 C Intensité de la force gravitationnelle : FG=G×m1×m2
d2 avec G = 6,67 10-11 N.kg-2.m2 Intensité de la force électrique : FE=k×
|
q1×q2|
d2 avec k = 8,99 109 N.m2.C-2
1) Quelle est l'unité SI de la distance d dans les relations précédentes ?...
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2) Calculer la valeur FG de la force gravitationnelle exercée par le proton A sur le proton B.
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3) Calculer la valeur FE de la force électrique exercée par le proton A sur le proton B.
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4) Calculer le rapport entre les valeurs des forces calculées et commenter le résultat.
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5) Comment expliquer alors la cohésion du noyau d’hélium ?
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II. La radioactivité naturelle et provoquée de l'uranium (9 points) extrait Bac S Antilles Guyane 09/2010 En 1797, Joseph Denis François Champeaux, ingénieur des Mines, remarque dans l’échantillonnage d’un collectionneur
« un minerai d’un beau jaune verdâtre formé de lamelles placées les unes sur les autres ». Il met 3 ans à localiser le gisement d’origine de cette roche à Saint Symphorien de Marmagne (entre le Creusot et Autun).
Nommé en 1852 « Autunite » en référence à l’Autunois, en Bourgogne, cet étrange minéral est exploité clandestinement par les collectionneurs et utilisé à la cristallerie de Baccarat pour la fabrication de verres jaunes à reflets verts.
C’est à cette époque que son analyse chimique est effectuée : il s’agit du phosphate d’uranium et de calcium hydraté de formule Ca(UO2)2(PO4)2,10H2O. L’uranium métal est alors isolé du minerai provenant de Saint Symphorien.
En 1896, Henri Becquerel découvre le phénomène de radioactivité en travaillant sur l’uranium.
L’uranium étant devenu un minerai militaire, le CEA installe en 1946 à Saint Symphorien le premier centre de recherche et d’exploration de l’uranium. Le site, non rentable, fermera 3 ans plus tard, mais tous les géologues de l’uranium se formeront là.
Données : 1 u = 1,660 54 × 10-27 kg ; 1 eV = 1,60 × 10-19 J ; c = 3,00 × 108 m.s-1
Nom du noyau ou de la particule Uranium Strontium Xénon Neutron
Symbole 23592U 3894Sr 13954Xe 01n
Masse (en u) 235,120 93,8946 138,888 1,00866
1. A la découverte d’un minerai radioactif : l’Autunite 1) Qu’appelle-t-on noyau radioactif ?
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L’uranium présent dans l’Autunite comprend 3 isotopes naturels : 238U, présent en écrasante majorité, 235U et 234U.
2) Déterminer la composition du noyaux d'un atome d’uranium 238.
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Nous nous intéressons maintenant à la désintégration de l'uranium 238 (23892U) en thorium 234 (23490Th) 3) Quelles sont les deux lois de conservation utilisées lors des transformations nucléaires ? Soyez précis.
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4) Écrire l’équation de désintégration du noyau d’uranium 238 en thorium 234.
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5) Quel est la particule émise et quel est son nom ? Quel est le nom de ce type de radioactivité ?
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6) Quel est le nom des deux autres radioactivités spontanées ?
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7) Quel est la nature du rayonnement émis lors des réactions nucléaires et expliquez pourquoi il a lieu ?
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2. La radioactivité provoquée de l’uranium :
Dans certaines conditions, l’uranium 235 peut se scinder en deux noyaux plus légers et plus stables comme par exemple le strontium et le xénon selon l’équation suivante : 23592U + n01 → Sr3894 + 13954Xe + 3 n01
8) Comment appelle-t-on ce type de réaction ?
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Bilan énergétique :
9) Exprimer puis calculer la variation de masse Δm au cours de cette réaction. Exprimer le résultat en u puis en kg.
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10) Exprimer puis calculer l'énergie libérée par cette réaction. Exprimer le résultat en J puis en MeV.
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III. Température de changement d’état (5 points)
L’hexan-1-ol (C6H14O) est un alcool primaire utilisé dans l’industrie de la parfumerie en raison de son odeur d’herbe coupée.
Sous la pression atmosphérique, l'heptane (C7H16) bout à 98,4°C alors que le hexan-1-ol bout à 157 °C.
Données : masses molaires atomiques (en g.mol-1) : C : 12,0 ; O : 16,0 ; H : 1,0
1) À l’état liquide, quelle(s) interaction(s) assure(nt) la cohésion des molécules d'heptane ?
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2) À l’état liquide, quelle(s) interaction(s) assure(nt) la cohésion des molécules d'hexan-1-ol ? Justifier.
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3) La température d’ébullition du propane est-elle supérieure à celle de l'heptane ? Justifier
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4) Compléter le tableau suivant (ce sont des isomères de l'hexan-1-ol)
Formule semi-développée
Nom de la molécule 2-méthylpentan-3-ol
Classe de l'alcool
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