Transformation nucléaire

Exercice 1 : Questions de cours (6 points)

Question 1 (2 points)

Comment définit-on deux atomes isotopes ? Utiliser les termes « protons », « neutrons » et « numéro atomique » dans votre réponse.

Question 2 (2 points)

Indiquer pour chaque transformation ci-dessous s'il s'agit d'une transformation physique, chimique ou nucléaire. Justifier brièvement.

a) Fusion de la glace : $H_2O_{(s)} \rightarrow H_2O_{(l)}$

b) Désintégration du Polonium 210 : $^{210}{84}\text{Po} \rightarrow ^{206}{82}\text{Pb} + ^{4}_{2}\text{He}

$c) Combustion du méthane :$CH_4 + 2\ O_2 \rightarrow CO_2 + 2\ H_2O$

Question 3 (2 points)

Expliquer avec vos mots la différence fondamentale entre une réaction de fission nucléaire et une réaction de fusion nucléaire.

Exercice 2 : Les isotopes de l'uranium (5 points)

L'uranium est un élément chimique utilisé comme combustible dans les centrales nucléaires. On trouve dans la nature principalement deux de ses isotopes : l'uranium 235 et l'uranium 238.

Le symbole du noyau d'uranium 235 est $^{235}_{92}\text{U}$.

Question 1 (2 points)

Donner la composition (nombre de protons et nombre de neutrons) du noyau d'uranium 235.

Question 2 (2 points)

L'uranium 238 possède 146 neutrons.

a) Donner le symbole complet du noyau d'uranium 238 sous la forme $^{A}_{Z}\text{X}$.

b) Justifier en quoi l'uranium 235 et l'uranium 238 sont bien des isotopes.

Question 3 (1 point)

Le noyau de plutonium 239, de symbole $^{239}_{94}\text{Pu}$, est-il un isotope de l'uranium ? Justifier la réponse.

Exercice 3 : Équations de réactions nucléaires (6 points)

Pour chaque réaction nucléaire ci-dessous, déterminer les nombres $A$ (nombre de masse) et $Z$ (numéro atomique) manquants en utilisant les lois de conservation. Donner ensuite le symbole du noyau ou de la particule manquant(e).

Question 1 (2 points)

Réaction de fission de l'uranium 235 dans une centrale nucléaire :

$^{235}*{92}\text{U} + ^1_0\text{n} \rightarrow ^{92}*{36}\text{Kr} + ^{A}_{Z}\text{Ba} + 3\ ^1_0\text{n}$

Question 2 (2 points)

Une des réactions de fusion se produisant dans le Soleil :

$^2_1\text{H} + ^3_1\text{H} \rightarrow ^{A}_{Z}\text{He} + ^1_0\text{n}$

Question 3 (2 points)

Désintégration du carbone 14, utilisée pour la datation d'objets anciens :

$^{14}_6\text{C} \rightarrow ^{14}*7\text{N} + ^{A}*{Z}\text{X}$

Exercice 4 : Production d'énergie nucléaire (3 points)

Question 1 (1,5 points)

Le Soleil est une source d'énergie colossale, indispensable à la vie sur Terre.

a) Quel type de transformation nucléaire est à l'origine de l'énergie du Soleil ?

b) Quels sont les noyaux qui réagissent principalement au cœur du Soleil ?

Question 2 (1,5 points)

Les centrales nucléaires produisent de l'électricité en France.

a) Quel type de transformation nucléaire est utilisé dans ces centrales ?

b) Quel phénomène, initié par les neutrons libérés, permet d'entretenir la production d'énergie ?