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Datation

Posté par
Devoirs33
15-04-23 à 18:50

Bonjour,

       L'uranium 238 est radioactif , t1/2 = 4,468.109 année. Les minéraux du même âge appartiennent à une même strate géologique. La proportion d'uranium 238 par rapport au plomb 206 qu'elles contiennent est tout le temps identique dans le minéral. En revanche, la quantité de plomb dans un minéral augmente avec l'âge.  On peut alors en déduire l'âge de cette roche. Soit un échantillon de roche, d'âge proche de celui de la Terre. On notera 𝑁𝑈(𝑡) le nombre de noyaux d'uranium 238 qu'il contient et 𝑁𝑃𝑏(𝑡) le nombre de noyaux de plomb 206 qu'il contient.
1- Donne l'équation des désintégrations menant de l'uranium 238 au plomb 206, sous la forme 92𝑈238 → 206𝑃𝑏82 + 𝑥𝛼 + 𝑦𝛽−, Précise les valeurs de 𝑥 et de 𝑦.
2- Déterminer les expressions de 𝑁𝑈(𝑡) et de 𝑁𝑃𝑏(𝑡) en fonction 𝑁𝑈(0) et de la constante de désintégration radioactive de l'U238.
3- Le quotient du nombre de noyaux d'U 238 par le nombre de noyaux de Pb206 à la date d'aujourd'hui 𝑡𝐴 : 𝑟 = 𝑁𝑈(𝑡𝐴) / 𝑁𝑃𝑏(𝑡𝐴) = 0,97. Donner l'âge de la roche étudiée.

1) 238U92 ---> 206Pb82 + 8 4He2 + 6  0 e-1

2) NU(t) = NU(0) - NPb(t)
3) Je ne comprends pas cette question

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 15-04-23 à 19:28

Bonjour,

1) oui, x=8 et y =6

2) oui, mais on sait autre chose sur NU(t)
On connait la loi de desintegration radioactive! (c'est le but de la physique)

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 15-04-23 à 19:29

Donc on peut exprimer NU et NPb en fct de NU(0)

Posté par
Devoirs33
re : Datation 15-04-23 à 19:45

Loi : Nu(t) = Nu0 .e^-lambda.t - Npb(t)

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 15-04-23 à 20:05

Non, tu n'as pas compris la loi.

N(t) = No e -t

est la loi generale qui s'applique à nimporte quel element radioactif
Le plomb n'a rien à faire ici !!!

donc ici pour U238 on a:

NU(t) = ....

Posté par
Devoirs33
re : Datation 15-04-23 à 20:43

Nu(t) = Nu0 e^-lambda.t

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 15-04-23 à 20:55

Oui,

Maintenant on sait autre chose: l'U238 finit par se transmuter en Pb (apres toute une serie de desintegrations intermediaires qu'on ignore ici)

Donc on a, comme tu l'as deja ecrit: NU(0) = NU(t) + NPb (t)

Donc avec ces deux relations on peut repondre à la question 2:

Nu(t) = ...
NPb(t) = ...

Posté par
Devoirs33
re : Datation 15-04-23 à 21:08

Nu(t) = Nu(t) + Npb(t) . e^-lambda.t

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 15-04-23 à 21:12

Franchement je ne vois pas ce qui te bloque:

Nu(t) = Nu(0) e-.t

NU(0) = NU(t) + NPb (t)

Donc avec ces deux relations on peut repondre à la question 2:

Nu(t) = Nu(0) e-.t

NPb(t) = ...

Posté par
Devoirs33
re : Datation 15-04-23 à 21:53

J'avais déjà écrit que Nu(t) = Nu(0).e^-lambda.t

Et donc Npb(t) est identique à Nu(t) ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 15-04-23 à 21:56

Devoirs33 @ 15-04-2023 à 21:53


Et donc Npb(t) est identique à Nu(t) ?


Mais non!

Pourquoi?

NU(0) = NU(t) + NPb (t)

Donc

NPb(t) = ...

Posté par
Devoirs33
re : Datation 15-04-23 à 22:06

Npb(t) = Nu(0) / Nu(t)

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 15-04-23 à 22:12

Mais non!

Si a = b + x, que vaut x?

Posté par
Devoirs33
re : Datation 15-04-23 à 22:16

Désolée,
x = a-b

NPb(t) = Nu(0) - Nu(t)

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 15-04-23 à 22:19

On avance!

Et comme on connait Nu(t) , on trouve finalement :

NPb(t)= ....

Posté par
Devoirs33
re : Datation 15-04-23 à 22:23

Npb(t) = Nu(0) +Nu(0) .e^-lambda.t

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 15-04-23 à 22:29

Non, il y a une erreur de signe, décidément!

Donc on trouve quand on se concentre un peu:

NPb(t) = Nu(0) (1 - e-.t)

Posté par
Devoirs33
re : Datation 15-04-23 à 22:43

Je les remplace par les résultats obtenus ?𝑁𝑈(𝑡𝐴) / 𝑁𝑃𝑏(𝑡𝐴)

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 15-04-23 à 23:26

Oui, et ca donne une equation d'où on tire tA apres qqes calculs

Posté par
Devoirs33
re : Datation 15-04-23 à 23:28

r = Nu(0) e^-lambda.t / Nu(0) (1 - e^-lambda.t)

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 15-04-23 à 23:45

Oui, donc ca se simplifie:

r = \frac{e^{-\lambda t_A}}{1-e^{-\lambda t_A}}

Posté par
Devoirs33
re : Datation 16-04-23 à 08:34

tA = e^-lambda / 1-e^-lambda * r ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 16-04-23 à 10:05

Comment trouves-tu ca?
Physiquement ca n'a pas de sens, car ce n'est pas homogène.

e-r par ex. est incorrect car
une fonction mathematique ne peut avoir comme argument qu 'un nombre sans dimension comme -t par ex.

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 16-04-23 à 10:09

Si on pose x= e -tA

r = x/(1-x)

que vaut x?

Posté par
Devoirs33
re : Datation 16-04-23 à 10:20

x = r/1

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 16-04-23 à 10:31

Non, ce n'est pas r = x l'équation!

je le reecris avec Latex pour que ce soit plus clair:

r = \frac{x}{1-x}

x= ...

Posté par
Devoirs33
re : Datation 16-04-23 à 10:53

1/1-r

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 16-04-23 à 10:55

Tu peux m'expliquer comment tu trouves ca?

Posté par
Devoirs33
re : Datation 16-04-23 à 11:01

Je peux simplifier x  mais le problème, c'est que je cherche à isoler x

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 16-04-23 à 11:06

Le produit en croix ca ne te dit rien?

si

\frac{a}{b} =\frac{c}{d}

alors a... = ....

Posté par
Devoirs33
re : Datation 16-04-23 à 11:15

a = b*c/d


r *1-x

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 16-04-23 à 11:18

r(1-x) et puis ?

Posté par
Devoirs33
re : Datation 16-04-23 à 11:20

r(1-x)  / x

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 16-04-23 à 11:25

Je ne comprends pas ce que tu fais!

si

\frac{a}{b} =\frac{c}{d}

alors ad = bc

Tu as appris ca en 3e !

Qu'est-ce ca donne avec notre egalité plus haut?

Posté par
Devoirs33
re : Datation 16-04-23 à 11:29

r * (1-x) = x

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 16-04-23 à 11:30

Ah, enfin!
Donc que vaut x?

Posté par
Devoirs33
re : Datation 16-04-23 à 11:40

r * 1 = x + x

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 16-04-23 à 11:47

Non, quand on developpe
r(1-x)
ca donne : r - ....

Posté par
Devoirs33
re : Datation 16-04-23 à 11:52

r * 1 + r * (-x) = r - rx

Posté par
Devoirs33
re : Datation 16-04-23 à 11:53

x ( r - r)

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 16-04-23 à 11:53

Oui cest mieux, donc x=...

Posté par
Devoirs33
re : Datation 16-04-23 à 11:53

Je me suis trompée,

r(1-x)

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 16-04-23 à 11:54

Devoirs33 @ 16-04-2023 à 11:52

r * 1 + r * (-x) = r - rx


C'est ca la bonne reponse!

Posté par
Devoirs33
re : Datation 16-04-23 à 11:55

x = r/-r

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 16-04-23 à 11:57

C'est une blague?

r(1-x) = x
r - rx= x (en developpant a gauche)

Et ensuite?

Posté par
Devoirs33
re : Datation 16-04-23 à 12:02

x/x = r - r

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 16-04-23 à 12:05

J'avoue que je ne sais plus trop quoi faire.

Si je te donne:

3 - 3x = x

Que vaut x?

Posté par
Devoirs33
re : Datation 16-04-23 à 12:07

x/x = 3-3

Posté par
krinn Correcteur
re : Datation 16-04-23 à 12:12

Mais non! Ca n'a aucun sens!
ca fait: 1 =0 !!!

Tu regroupes les x du meme côté et c'est fini...

3 - 3x = x
3 = 3x + x = 4x donc x= 3/4

C'est une bete egalité du 1er degré, non?

Posté par
Devoirs33
re : Datation 16-04-23 à 12:16

r = x + rx

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