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Datation roche.

Posté par
Tiffany62
23-09-13 à 14:41

Bonjour,
J'ai un exercice d'atomistique qui me bloque totalement :

L'uranium 238 se transmute en plomb 206. En considérant l'ensemble du processus, la demi-vie est de 4.51.10^9 années.
-> L'analyse d'un minerai d'uranium a montré qu'il contenait 1.35 fois plus de 238U qu de 206Pb (en nb de moles), calculer l'age de la roche.

Je pense qu'il faut utiliser n=n0* e-lamba*t.
-> J'ai donc calculer lamba (lamba=ln2/T).
Mais je n'arrive pas à retranscrire n et n[sub]0[sub]d'après l'énoncé, ce qui me bloque totalement..

Merci d'avance pour votre aide.

Posté par
Coll Moderateur
re : Datation roche. 23-09-13 à 16:25

Bonjour,

Aujourd'hui :
NU est le nombre d'atomes d' 238U

NPb est le nombre d'atomes de 206Pb

À la "naissance" de la roche, combien y avait-il d'atomes d' 238U ?

Posté par
Tiffany62
re : Datation roche. 23-09-13 à 16:28

Avant tout, merci de me répondre.

Et c'est justement ça qui me pose problème.. Comment savoir ce que vaut n0?
Faut-il que j'utilise 1/238*Na ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Datation roche. 23-09-13 à 16:31

C'est beaucoup plus simple.

Raisonne "physiquement"

Que devient un atome 238U qui se désintègre ?

Posté par
Tiffany62
re : Datation roche. 23-09-13 à 16:36

Un atome 238U qui se désintègre devient un atome 206Pb non ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Datation roche. 23-09-13 à 16:39

Voilà !

Alors, c'est tout simple maintenant, non ?

Posté par
Tiffany62
re : Datation roche. 23-09-13 à 16:44

Ça peut vous paraître bizarre mais non..
Je ne vois vraiment pas, je suis désolée.

Posté par
Coll Moderateur
re : Datation roche. 23-09-13 à 16:51

On va y aller pas à pas

Tu es d'accord avec cette relation que tu as posée toi-même :

\large N_U\,=\,N_{U0}.e^{-\lambda.t}

Il faut donc trouver N_{U0}

et tu sais qu'un 238U qui se désintègre donne naissance à un 206Pb

Et aujourd'hui on trouve que N_U\,=\,1,35 \times N_{Pb}

Que vaut N_{U0} ?

Posté par
Tiffany62
re : Datation roche. 23-09-13 à 16:58

NU0= 1.35 ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Datation roche. 23-09-13 à 17:02

Le résultat ne peut être qu'une fonction de NU et de NPb
ce ne peut pas être un nombre...

Posté par
Tiffany62
re : Datation roche. 23-09-13 à 17:06

Mais pour pouvoir appliquer la formule, il faut des valeurs numériques de N et N0 non ?

Je ne vois vraiment pas.. Je suis désolée, j'ai retourné cet exercice dans tout les sens et je me demande si je vais réussi à comprendre le systeme de datation un jour..

Posté par
Coll Moderateur
re : Datation roche. 23-09-13 à 17:09

Je vais écrire la relation intiale d'une autre manière pour te montrer qu'il n'est pas obligatoire d'avoir les valeurs numériques de NU et de NU0 :

\Large \frac{N_U}{N_{U0}}\,=\,e^{-\lambda.t}

Voilà qui devrait te donner des idées...

Posté par
Tiffany62
re : Datation roche. 23-09-13 à 17:16

Donc Nu= 1.35 * NPb.

Il faut donc que j'exprime aussi Nu0 en fonction de NPb pour pouvoir "enlever" le Npb de mon calcul ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Datation roche. 23-09-13 à 17:17



Tu y es...

Posté par
Tiffany62
re : Datation roche. 23-09-13 à 17:20

Sauf que je ne vois pas du tout comment exprimer cela..

Je voudrais vraiment comprendre cet exercice afin de réussir à en faire d'autre, mais je ne vois pas comment on peut exprimer Nu0 en fonction de Npb car à t=0 il ne devait pas y avoir de Pb non?

Posté par
Coll Moderateur
re : Datation roche. 23-09-13 à 17:25

Oui,

Citation :
à t=0 il ne devait pas y avoir de Pb


et d'autre part :
Citation :
Un atome 238U qui se désintègre devient un atome 206Pb


La prochaine fois, je te donne la solution, mais j'aimerais tellement qu'elle vienne de toi ; tu as tout en mains.

Posté par
Tiffany62
re : Datation roche. 23-09-13 à 17:31

Nu = 1.35 * NPb.

Donc, à t=0 ce qui est du Pb à t. est en réalité du U car celui-ci ne s'est pas encore désintégré en Pb?

Donc, Nu0 = 1.35 * Nu. Mais du coup, je ne l'exprime pas en fonction de NPb..

Vous savez, j'aimerais vraiment comprendre, et j'en ai vraiment besoin..

Posté par
Coll Moderateur
re : Datation roche. 23-09-13 à 17:34

Au début il y avait :
. ce qui aujourd'hui ne s'est pas encore désintégré
. plus ce qui aujourd'hui s'est désintégré

Donc N_{U0}\,=\,N_U\,+\,N_{Pb}

Posté par
Tiffany62
re : Datation roche. 23-09-13 à 17:50

Ainsi, NUo= Nu+ NPb mais avec Nu= 1.35 * NPb.

Donc si je cherche l'âge de la roche, je dois:

-> calculer la constant de désintégration:

lamba=ln(2)/T.
Soit : lambda=ln(2)/(4,51.109*365*24*3600) = 4,87.10-18 s-1

-> chercher les valeurs de NU0 et NU:

NU0= NU + NPb = 1.35*NPb + NPb
              = NPb(1.35+1)

NU= 1.35 * NPb.

=> Je calcule l'âge de la roche:

NU= NU0* e-lamba*t  n=n0* e-lamba*t

Soit, NU/ NU0 = e-lamba*t

Ce qui donne : 2.35/1.35 = e-lamba*t

On applique alors Ln : Ln(2.35/1.35) = -lamba*t.

=> => t = -ln(2.35/1.35)*1/lamba.

AN: t= -ln(2.35/1.35) * 1/4,87.10-18 = -1,138.1017 s
                                                soit -3.61.109 années

Mais ce n'est pas possible, une durée ne peut être négative..

Posté par
Coll Moderateur
re : Datation roche. 23-09-13 à 17:55

Ce n'est pas 2,35 / 1,35 mais c'est 1,35 / 2,35

Posté par
Tiffany62
re : Datation roche. 23-09-13 à 17:57

Ah oui! Exact.

Un tel système de raisonnement est propre à cet exercice ou est-il général ?

En tout cas, mille fois merci !

Posté par
Coll Moderateur
re : Datation roche. 23-09-13 à 18:06

1)

\large \frac{1,35}{2,35}\,=\,e^{-\lambda.t}

\large \ln\frac{1,35}{2,35}\,=\,-\,\lambda.t

\large \ln\frac{1,35}{2,35}\,=\,-\,\frac{\ln2}{4,51.10^9}.t

\large t\,=\,4,51.10^9.\frac{-\,\ln\frac{1,35}{2,35}}{\ln2}\,\approx\,3,6.10^9\,\rm{ans}

2) Tu n'es pas du tout obligée de passer par les secondes.

Si t1/2 est en années alors ("lambda", avec un d ! ) est en an-1
Si t1/2 est en jours alors est en jour-1
Si t1/2 est en heures alors est en heure-1
Si t1/2 est en minutes alors est en minute-1

3) Comme tu as pu le voir, le raisonnement s'appuie simplement sur la "physique" sous-jacente : un noyau de 238U se désintègre et devient (après quelques intermédiaires...) un noyau de 206Pb

D'accord ?

Posté par
Tiffany62
re : Datation roche. 23-09-13 à 18:14

Merci beaucoup, je pensais que l'on devait s'en tenir aux s-1.

Et je pense avoir compris ce que je n'arrivais pas du tout à voir il y a quelques heures!
Je vais essayer d'en refaire d'autre afin de vraiment voir.

En tout cas vraiment merci, je n'aurais jamais compris sans vous..

Posté par
Coll Moderateur
re : Datation roche. 23-09-13 à 18:17

Je t'en prie.
À une prochaine fois !



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