Le 21/03/2016 Devoir n°5 – rattrapage (1h) –

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avec calculatrice

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I. Interactions au sein d'un atome de strontium (7 points)

1) L'unité SI de la distance d dans les relations précédentes est le mètre.

2) ^FG=G×m_noyau×m_electron

d² =6,67×10⁻¹¹×1,70×10⁻²⁵×9,11×10⁻³¹

(2,0×10⁻¹×10⁻⁹)² =2,6×10⁻⁴⁶N . 3) qnoyau = Z  e = 38  1,60  10^-19 = 6,1  10^-18 C

4) FE=k×|qnoyau×(−e)|

d² =8,99×10⁹×6,1×10⁻¹⁸×1,60×10⁻¹⁹

(2,0×10⁻¹⁰)² =2,2×10⁻⁷N . 5) ^F_F^E

G

=2,2×10⁻⁷

2,6×10⁻⁴⁶=8,5×10³⁸ . La force électrique est 10³⁹ fois supérieure à la force gravitationnelle. C'est donc l'interaction électrique qui prédomine au sein de l'atome.

6) L'interaction responsable de la cohésion du noyau est l'interaction nucléaire forte. Elle est attractive.

7) Cette interaction s'exerce uniquement entre les nucléons (protons et neutrons). Les électrons n'étant pas des nucléons, elle ne peut pas s'exercer entre les électrons et le noyau. De plus, cette force a un rayon d'action très faible (10^-15 m).

II. Le plutonium (9 points) extrait Bac S Amérique du nord 2009 1. Radioactivité naturelle du plutonium

1) Un noyau radioactif est un noyau instable qui va se désintégrer en un noyau fils, stable, en émettant une ou plusieurs particules et un rayonnement gamma.

2) Le noyau ^23994Pu contient 94 protons et 239 – 94 = 145 neutrons.

3) Les deux lois de conservation utilisées lors des transformations nucléaires sont les lois de Soddy : il y a conservation du nombre de protons et du nombre de nucléons lors d'une réaction nucléaire.

4) Une « particule alpha » est un noyau d'hélium ^24He

5) Le plutonium 239 est émetteur de particules alpha, donc l'équation de désintégration est : ^23994Pu → ^23592U + ^24He 6) Les deux autres radioactivités spontanées sont la radioactivité bêta moins β^- et la radioactivité bêta plus β⁺. 7) Le rayonnement émis lors des réactions nucléaires est un rayonnement électromagnétique de forte énergie : il

s'agit de rayons gamma γ. Lors de la désintégration d'un noyau père, il y a formation d'un noyau fils dans un état excité. Lors de sa désexcitation, le noyau fils émet un rayonnement gamma γ.

2. La radioactivité provoquée du plutonium :

8) Ce type de réaction est une réaction de fission nucléaire.

9) Δm = masse finale – masse initiale = m(¹³⁵Te) + m(¹⁰²Mo) + 3 × m(¹n) - [m(²³⁹Pu) + m(¹n)]

Δm = m(¹³⁵Te) + m(¹⁰²Mo) + 2 × m(¹n) - m(²³⁹Pu) = 134,9167 + 101,9103 + 2 × 1,0089 – 239,0530

Δm = - 0,2082 u = - 0,2082 × 1,660 43 × 10^-27 = - 3,45702 × 10^-28 kg (On garde 6 chiffres significatifs comme les données).

10) Elibérée = │Δm│× c² = 3,45702 × 10^-28 × ( 2,9979 × 10⁸)² = 3,1070 × 10^-11 J

Elibérée=3,1070×10⁻¹¹

1,6022×10⁻¹⁹=1,9392×10⁸eV=193,92 MeV (1 MeV = 10⁶ eV)

05/02/2022 tempfile_2638.odt 1/2

III. Température de changement d’état (4 points) 1) Compléter le tableau suivant :

Formule semi-développée

Nom de la molécule 3,4-diméthylhexan-3-ol 2,4-diméthylhexan-3-ol

Classe de l'alcool Alcool tertiaire Alcool secondaire

2) À l’état liquide, la cohésion des molécules 3,4-diméthylhexan-3-ol est assurée par des interactions de Van der Waals comme pour tous les liquides, et à des liaisons hydrogène en raison de la présence de groupements hydroxyle.

3) La température d’ébullition du butane est inférieure à celle du 3,4-diméthylhexan-3-ol. En effet, il n'y a pas de liaisons hydrogène dans le butane et les liaisons de Van des Waals sont moins intenses dans le butane car la molécule est plus petite (C4H10). Les liaisons entre les molécules de butane étant moins intenses que dans le 3,4- diméthylhexan-3-ol, il sera plus facile de les rompre et donc la température d'ébullition du butane sera plus faible.

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Connaître Appliquer Raisonner Communiquer CS-U-CV

I 1

1 2

/21

2

1 2 3 4 ^CS-U-CV

3

^{1 2 CS-U-CV}

4

1 2 3 4 ^CS-U-CV

5

1 2 1 2 ^CS-U-CV

6

1 2

7

^{1 2 1}

II 1

1 2

/27

2

1 2

3

^{1 2 3 4}

4

^{1 2 3}

5

1 2

6

1 2

7

1 2

8

1 2

9

1 2 3 4 ^CS-U-CV

10

1 2 3 4 ^CS-U-CV

III 1

1 2 3 4 5 6

/12

2

1 2 1

3

1 2 1

Totaux /19 /24 /12 /5 /60

CS : erreur de chiffres significatifs ; U : erreur ou oubli d'unités ; CV : erreur de conversion

/20

C

H₃ CH₂ CH C CH₂ CH₃ CH₃ CH₃

OH

C H₃ CH₂

CH C

H₃ CH CH CH₃ CH₃

OH