Physique – exercitation sur les noyaux d'argent , Exercices de Physique Numérique
Eleonore_sa
Eleonore_sa29 April 2014

Physique – exercitation sur les noyaux d'argent , Exercices de Physique Numérique

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Physique – exercitation sur les noyaux d'argent. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Capture d'un neutron, Désintégration du noyau d'argent 108, Activité d'un échantillon de noyaux d'argent 108, Demi-vie rad...
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Exercice 3 A propos des noyaux d'argent 5,5 pts

2006 Asie EXERCICE III : À PROPOS DES NOYAUX D'ARGENT (5,5 points)

On soumet à un flux de neutrons lents un échantillon d'argent ne contenant que des atomes d'argent 107.

Un noyau d'argent 107capte un neutron et il se forme un noyau d'argent 108.

Le noyau d'argent 108est radioactif. Il se désintègre suivant plusieurs processus compétitifs dont la

radioactivité – et la radioactivité +. Donnée: extrait de la classification périodique fournissant les symboles des éléments et leur numéro

atomique

Rh

Z = 45

Pd

Z = 46

Ag

Z = 47

Cd

Z = 48

In

Z = 49

1. Capture d'un neutron.

1.1. Rappeler les deux lois de conservation qui permettent d'écrire l'équation d'une réaction nucléaire. 1.2. Écrire l'équation de la réaction de capture d'un neutron par un noyau d'argent 107.

2. Désintégration du noyau d'argent 108.

2.1. Rappeler la nature des particules émises au cours des radioactivités – et +.Écrire leur symbole.

2.2. Ecrire les équations correspondant à chacune des transformations radioactives pour l'argent 108.

3. Activité d'un échantillon de noyaux d'argent 108.

On considère un échantillon contenant N0 noyaux d'argent 108à l'instant de date t = 0s. Soit N, le

nombre de noyaux restant à l'instant de date t.

3.1. Rappeler l'expression de N en fonction de N0,de t et de la constante radioactive .

3.2. Donner la définition de la demi-vie radioactive t1/2.

3.3. La relation entre la demi-vie radioactive t1/2 et la constante radioactive est t1/2 = ln 2

 . Le symbole

ln représente le logarithme népérien. Quelle est l'unité de  ?

3.4. L'activité à l'instant t d'un échantillon est définie par la relation A = – dN

dt . Elle représente le

nombre de désintégrations qui ont lieu par seconde.

On détermine l'activité en mesurant le nombre n1 de désintégrations qui se produisent pendant une durée

t très petite devant la demi-vie radioactive t1/2. On a alors A = 1 n

t .

3.4.1. Montrer que l'activité peut aussi s'exprimer par A = N.

3.4.2. Exprimer n1 en fonction de t, N0, t et .

3.4.3. En déduire l'expression de ln(n1) en fonction de t, N0 , t et .

4. Demi-vie radioactive de l'argent 108.

On se propose de déterminer expérimentalement la demi-vie de l'argent 108. On s'inspire des résultats

théoriques de la question 3et on mesure le nombre n1 de désintégrations obtenues pendant la durée

t = 0,50s. Cette mesure se répète toutes les 20s. Les résultats sont rassemblés dans le tableau ci- dessous.

t en s 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

n1 542 498 462 419 390 353 327 301 273 256 230 216

Grâce à un tableur, il est possible de tracer le graphe représentant l'évolution de ln(n1) en fonction du

temps. Le graphe est donné ci-après.

4.1. La représentation graphique est-elle en accord avec la relation trouvée à la question 3.4.2. ?

4.2. En utilisant le graphe, déterminer  et N0.

4.3. En déduire t1/2.

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