Oui
Radioactivité et nucléaire
Sujet Bac Corrigé - Radioactivité artificielle - Bac S Antilles-Guyane 2007 (ancien programme) - Ex 3 - Corrigé (Physique-chimie)
1 juin 2007
Bac S (ancien programme)
L'exercice 3 du bac S Antilles-Guyane 2007 (5,5 points, environ 1 h 05) analyse un texte sur la découverte de la radioactivité artificielle par Irène et Frédéric Joliot-Curie. ☢️
- Définir un noyau radioactif et une particule alpha, interpréter la notation A et Z.
- Écrire les équations nucléaires avec les lois de conservation : désintégration du polonium 210, formation du phosphore 30, émission β+.
- Reconnaître des isotopes dans un tableau.
- Lire graphiquement deux demi-vies et identifier les échantillons d'aluminium et de bore irradiés.
- Calculer la perte de masse et l'énergie libérée, en joules puis en MeV.
Le corrigé détaille chaque équation et chaque calcul, avec les pièges de signe et d'unités.
✅ Correction
🫣
Correction Masquée
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Un texte historique au service du cours de physique nucléaire
L'exercice 3 du bac S Antilles-Guyane 2007, noté sur 5,5 points (environ 1 h 05 conseillée), part d'un extrait racontant comment Irène et Frédéric Joliot-Curie ont créé en 1934 le premier noyau radioactif artificiel, en bombardant de l'aluminium avec des particules alpha. Il couvre l'essentiel du chapitre : notation des noyaux, lois de conservation, isotopes, décroissance radioactive et bilan énergétique.
Partie 1 : la source de particules alpha
Un noyau radioactif est un noyau instable qui se désintègre spontanément. Une particule alpha est un noyau d'hélium 4, de charge +2e, et non un atome. Dans la notation des noyaux, A est le nombre de nucléons et Z le nombre de protons. Les lois de conservation donnent la désintégration du polonium 210 en hélium 4 et plomb 206 : 210 = 4 + 206 et 84 = 2 + 82.
Partie 2 : la réaction proposée par les Joliot-Curie
Le phosphore du texte compte 15 protons et 15 neutrons : c'est le phosphore 30. L'équation complète s'écrit aluminium 27 + hélium 4 → neutron + phosphore 30, et l'on vérifie 27 + 4 = 1 + 30 pour les nucléons, 13 + 2 = 0 + 15 pour les charges. Des isotopes ont le même nombre de protons mais des nombres de neutrons différents : dans le tableau, c'est le phosphore 31 qu'il faut retenir, et non le soufre 30, qui a le même A mais pas le même Z. Le phosphore 30 se désintègre en silicium 30 en émettant un positon : c'est une radioactivité β+, qui correspond à la transformation d'un proton en neutron dans le noyau.
Partie 3 : décroissance de l'aluminium et du bore irradiés
La loi de décroissance s'écrit N(t) = N0 e−λt ; oublier le signe moins ferait croître N avec le temps. Sur l'annexe, on trace la droite N = N0/2 = 5,0 × 106 et on lit les abscisses des intersections : environ 8,5 × 102 s pour l'échantillon n°1 et 2,0 × 102 s pour le n°2. Le texte donne 3 min 15 s, soit 195 s, pour l'aluminium et 14 min, soit 840 s, pour le bore : l'échantillon n°1 est le bore, le n°2 l'aluminium. La courbe qui chute le plus vite correspond à la plus petite demi-vie.
Partie 4 : aspect énergétique
La relation d'équivalence s'écrit E = mc². La variation de masse, masse des produits moins masse des réactifs, vaut −1,147 × 10−3 u, comme l'annonce l'énoncé. Pour passer à l'énergie, il faut d'abord convertir en kilogrammes : ΔE = −1,71 × 10−13 J, soit −1,07 MeV. ΔE étant négative, le système perd de l'énergie, cédée au milieu extérieur : la réaction libère 1,07 MeV, retrouvés sous forme d'énergie cinétique du neutron et du noyau d'azote.
Conseils
Vérifiez systématiquement la conservation des nucléons et des charges dans chaque équation, et respectez l'ordre produits moins réactifs dans le calcul de Δm. Pour les lectures graphiques, laissez les traits de construction apparents sur l'annexe.