Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau terminale
Partager :

Exercice

Posté par
Hibatilez
08-11-17 à 20:43

Salut ! Je Bloque sur un exercice de la décroissance radioactive, j'ai besoin de votre aide merci .

Pour déterminer  L'age des cailloux lunaire rapportés par les astronautes de la mission Apollo on a mesuré des quantités de potassium 40 et de son produits de désintégration l'argon retenu dans la roche à l'état gazeux
1- préciser la nature des rayonnements émis écrire l'équation bilan de la désintégration du potassium 40 .
2-un échantillon  de 1 g de cailloux lunaire contient un volume 69,8.10 - 4 cm³  D'argon gazeux et une masse M égal 1,66.10-6 g de potassium 40 .
A-déterminer le nombre N0 d'atomes de potassium initialement présent dans l'échantillon à sa formation  
B- comparer N0 au nombre Nk d'atomes de potassium encore présent au moment de la mesure en déduire l'âge des cailloux lunaire .
Données : période radioactive du potassium : t1/2= 1,26.10^9 ans . Masse molaire du potassium 40 M=40 . Volume molaire dans les conditions de l'expérience) Vm =24 mol/L Constante d'Avogadro 6,02.10^23.
Voilà merci d'avance

Posté par
dirac
re : Exercice 09-11-17 à 11:20

Hello

Peux tu préciser là où ça coince?

1) C'est du cours. Tu le retrouves sur wikipedia si besoin

2) A Partant de cette équation, tu comprends que le nombre d'atome initial N0 est égal à le somme:

- du nombre d'atome de potassium encore présents (masse = 1,66.10-6 g)
- et de ceux qui se sont transformés en argon (volume = 69,8.10-4 cm3)

2) B  Là encore  fait faire appel au résultat de cours:   N(t) = N_0e^{-\lambda t}  où est la constante de désintégration du Potassium 40 que tu détermine par la période (demi vie) qui t'es donnée:

N(t_{1/2}) = \frac{1}{2}N_0 =  N_0e^{-\lambda t_{1/2}}

Te voila remis en selle?

Posté par
J-P
re : Exercice 09-11-17 à 12:02

Remarque (que ne doit pas lire Hibatilez) :


Ce qui me turlupine est que :

Il y a plusieurs modes de désintégrations du K(40) :

88,8 % désintégration Beta- --> (Ca(40))
11,2 % capture d'électron --> (Ar(40))

Il semble bien que l'énoncé ne parle que de la désintégration qui donne de l'argon(40) ... qui est pourtant largement la plus petite.

Alors, on se contentant d'ajouter le nombre d'atomes de potassium encore présents et ceux qui se sont transformés en argon, on n'arrive pas à une valeur correcte de No


Voila, piqué sur Wiki  (j'ai juste copié l'isotope K(40)):

Exercice

Posté par
Hibatilez
re : Exercice 09-11-17 à 14:07

Merci infiniment .. le problème c'est qu'il s'agit pas seulement d'appliquer des règles, je veux comprendre la logique de cet exercice comme ça je vais pouvoir répondre facilement . En effet je bloque sur la dernière question . N0 désigne le potassium ou la somme de potassium et argon ?

Posté par
Hibatilez
re : Exercice 09-11-17 à 14:11

Maintenant , après cette explication je vois mieux les choses . Merci pour votre aide M.Dirac

Posté par
dirac
re : Exercice 09-11-17 à 14:38

Hello J-P

  Dès qu'il y a le moindre truc planqué sous le tapis, il faut que cela te "turlupines".  J'avais pris soin de renvoyer Hibatilez à son cours ...

Alors ouvrons le capot.

Avec mes notations à moi:
J'appelle K le nombre d'atomes de potassium, A le nombre d'atome d'Argon

Pour en revenir à l'approche précédente, nous avions établi

K(t) = K_0e^{-\lambda t}   avec   \lambda = \frac{Ln2}{t_{1/2}}   t1/2 donné par l'énoncé

On aurait pu calculer A(t)  avec

dA = \lambda K dt   donc  A(t) = K_0(1-e^{-\lambda t})

Donc

\frac{A(t)}{K(t)} = \lambda\frac{1 - e^{-\lambda t}}{e^{-\lambda t}}

Soit

t = \frac{1}{\lambda}Ln(1+\frac{A}{\lambda K})

(sauf boulette de ma part comme toujours)

Donc on aurait pu truander de manière presque transparente, ne faisant plus référence à K0

D'ailleurs on arrive numériquement à 4,3 Mds pour la Lune ce qui n'est pas mal.

Mais bon, tu as souligné que ce raisonnement n'est pas licite ...

Posons alors

c la constante de capture électronique et b la constante de désintégration beta- qui donne du calcium.  (la beta+ je l'ignore)

On a donc   dK = -(\lambda_c + \lambda_b)Kdt

soit K(t)=K_0e^{-(\lambda_c + \lambda_b)t}

Avec cette fois:

dA = \lambda_c K dt   donc  A(t) = \frac{\lambda_c}{\lambda_c + \lambda_b}K_0(1-e^{-(\lambda_c + \lambda_b) t})

Donc

\frac{A(t)}{K(t)} = \frac{\lambda_c}{\lambda_c + \lambda_b}\frac{1 - e^{-(\lambda_c + \lambda_b)t}}{e^{-(\lambda_c + \lambda_b)t}}

Soit

t = \frac{1}{\lambda_c + \lambda_b}Ln(1+\frac{(\lambda_c + \lambda_b)A}{\lambda_cK})

Les données du problèmes fournissait = 5,5.10-10 an-1

Je serais curieux de savoir si une littérature fournit des données pour c  et  b  (j'ai rien trouvé après avoir un peu cherché)

Posté par
dirac
re : Exercice 09-11-17 à 14:42

En fait, il suffisait juste de demander à wikipedia ...



Donc mon long monologue juste pour expliquer la formule donnée à la fin de l'article wikipedia

Posté par
J-P
re : Exercice 09-11-17 à 15:46

Salut,

Voila c'est mieux ainsi.

Je sais que je j'aime bien jeter des pavés dans les mares.  

Mais il me semble que négliger, dans un énoncé, un effet (désintégration vers le Ca40) qui est environ 8 fois plus important que le seul effet mentionné (désintégration vers de l'Ar40) n'est pas très sain... cela oblige, pour arriver à une réponse finale plausible (âge de la lune),  a tricher fortement sur certaines données (teneur en Ar dans l'échantillon).

Je n'ai jamais été partisan de corriger les effets d'une erreur en en faisant  une autre.

On est souvent obligé en Physique de négliger une multitude de phénomènes pour ne pas arriver dans une étude à des choses trop compliquées ...
Mais, on ne peut négliger que des phénomènes dont les effets sur le résultat sont petits ... et évidemment pas négliger des phénomènes qui ont des effets prépondérants sur les résultats et de plus les cacher en trichant sur des données.

Mais ce n'est que mon avis.

Posté par
dirac
re : Exercice 09-11-17 à 16:36

+1



Mentions légales - Retrouvez cette page sur l'île de la physique - chimie
© digiSchool 2025

Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Inscription gratuite

Fiches en rapport

parmi 245 fiches de physique

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !