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Radioactivité

Posté par dellys (invité) 16-12-07 à 20:48

Bonsoir


On considère la réaction suivante  

3$^{107}_{47}Ag  +^1_0n  3$----->  3$^{108}_{47}Ag


* ^{108}Ag  n'est pas stable et se désintègre en imitant des rayons B- ou B+
Ecrivez chaque équation
(c'est fait)

* On considère N_0 le nombre de noyaux à l'instant t=0 et N(t) le nombre de noyaux restants en t

a- Donner l'expression de N(t) en fonction de t, N_0, \lambda
et la relation entre t_{(1/2)} et \lambda  

c'est fait :  N(t)=N_0.e^{-\lambda.t}  et  t_{(1/2)}=\frac{ln2}{\lambda}


b- L'activité à l'instant t d'un échantillon est donnée par A(t)=-\frac{dN(t)}{dt} et c'est le nombre de désintégrations qu'il subit par seconde (1 seconde)

1) Exprimer ln[n_1]  en fonction de N_0, t, t_1 et \lambda  tels que n_1 est le nombre de désintegrations pendant une durée t_1 qu'on suppose plus petite que t_{(1/2)}

là je ne trouve pas


2) On veut trouver t_{(1/2)}. on calcul n_1 qui correspond à t_1=0.5s et on recommence après chaque 20s

on obtient ainsi un tableau de valeurs de t et de n (je n'ai pas mit le tableau ! pas la peine puisque je vais mettre le graph)

- Tracer  f(t)=ln[n_1]

voilà ! je suppose que c'est une droite et pas une courbe normalement non ??

Radioactivité


- Touver N_0, \lambda et t_{(1/2)}



Merci d'avance :)

w@lid

Posté par dellys (invité)re : Radioactivité 16-12-07 à 21:02

ça décend vite


w@lid

Posté par
TiT126
re : Radioactivité 16-12-07 à 21:23

salut,
j'ai cherché un peu mais je me demande : n1 = A(t1)

Posté par dellys (invité)re : Radioactivité 16-12-07 à 22:04

Que proposes-tu ?


w@lid

Posté par dellys (invité)re : Radioactivité 16-12-07 à 22:45




w@lid

Posté par dellys (invité)re : Radioactivité 17-12-07 à 16:35




w@lid

Posté par dellys (invité)re : Radioactivité 17-12-07 à 17:40




w@lid

Posté par dellys (invité)re : Radioactivité 17-12-07 à 18:09




w@lid

Posté par
Coll Moderateur
re : Radioactivité 17-12-07 à 19:13

Bonjour dellys

Question b1)
Pour un temps t1 très petit devant t1/2 (tel que l'activité ne change pratiquement pas entre t et t + t1) alors le nombre de désintégration n1 pendant cette durée t1 est

n_1\,=\,t_1\,\times\,\scr{A}(t)\,=\,t_1\,\times\,\(\lambda\,N_0\,\e^{-\lambda t}\)

et donc

ln(n1) = - t + ln(.t1.N0)

Question b2)
Tu as donc bien supposé que la courbe que tu as tracée est une droite. Son coefficient directeur est -

Tu en déduis
Connaissant tu en déduis t1/2
Connaissant l'ordonnée à l'origine de ton graphique qui est ln(.t1.N0) et connaissant et t1 tu en déduirais même N0

Posté par dellys (invité)re : Radioactivité 17-12-07 à 20:28

Merci pour la réponse coll  

hmmm... que t_1 soit plus petit que t_{(1/2)} a une importance ? laquelle ?


Je pensais que n_1=A(t_1) !

pourquoi n_1=t_1.A(t) ?


w@lid

Posté par
Coll Moderateur
re : Radioactivité 17-12-07 à 20:34

L'activité d'un corps radioactif diminue sans cesse.

Plus le temps passe, plus de noyaux se désintègrent ; plus de noyaux se désintègrent moins il reste de noyaux radioactifs ("lapalissade") ; or l'activité est proportionnelle au nombre de noyaux restants à désintégrer... donc l'activité baisse sans cesse

L'activité A est le nombre de noyaux qui se désintègrent par seconde (en une seconde)
Pendand la durée t1 (exprimée en secondes) le nombre de noyaux qui se désintègrent est donc A*t1... à la condition que A soit constant ; donc à la condition que t1 soit petit devant t1/2 (la durée nécessaire pour que le nombre de noyaux à désintégrer soit divisé par 2)

D'accord ?

Posté par
sarriette
re : Radioactivité 17-12-07 à 20:47

bonsoir

Merci Coll pour cette explication . Je butais sur la constance de A justement , je n'avais pas fait le rapprochement avec l'hypothèse de t1<<t1/2.

Posté par dellys (invité)re : Radioactivité 17-12-07 à 20:47

Oui c'est clair

Autre question de compréhension; pourquoi dit-on qu'un noyau d'Uranium qui a 1000 ans et un noyau d'Uranium qui à 10 ans ont les mêmes chances (une même probabilité) pour se désintégrer dans la minute qui suit ? je ne sais pas si ma question est claire ..
j'essaie de reformuler : Logiquement un noyau qui a 1000 ans se désintegre totalment avant un noyau qui date de 10 ans, mais en réalité non, les deux noyaux ont les mêmes chances ! pourquoi ?
est ce que que je comprends par là qu'un noyau commence sa désintégration à n'importe quel moment


Merci beaucoup beaucoup coll    (déjà que je suis très géné vu la manière comment je t'ai appellé )


w@lid

Posté par dellys (invité)re : Radioactivité 17-12-07 à 20:48

Bonsoir Sarriette


w@lid

Posté par
sarriette
re : Radioactivité 17-12-07 à 20:51

salut Walid

Posté par
TiT126
re : Radioactivité 17-12-07 à 20:52

Salut a tous les 2 ,

Citation :
L'activité d'un corps radioactif diminue sans cesse.


Citation :
...à la condition que A soit constant...


Comme tu l'as dit l'activité d'un échantillon diminue sans cesse, alors comment se pourrait t-il que A devienne constant ?

Posté par
TiT126
re : Radioactivité 17-12-07 à 20:53

oula, il y'a eu de nouveau message entre temps ^^ bonsoir sarriette

Posté par
Coll Moderateur
re : Radioactivité 17-12-07 à 20:56

Tiens... bonsoir sarriette Cela fait plaisir de vous (te) lire !

"Quand j'étais petit" il y avait une publicité pour une pile W... qui ne s'usait que si l'on s'en servait.
Eh bien, un noyau instable ne s'use pas. Il est instable, voilà tout. Il ne garde pas la "mémoire" qu'il est instable depuis 2 jours ou depuis 4 milliards d'années. Donc, en effet, il se désintègre n'importe quand.

Posté par
sarriette
re : Radioactivité 17-12-07 à 20:57

bonsoir TiT  

Posté par
sarriette
re : Radioactivité 17-12-07 à 20:58

qu'est ce qui precipite alors sa desintegration ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Radioactivité 17-12-07 à 20:58

TiT126 Bonsoir... !

A n'est pas et ne sera jamais constant (sauf s'il n'y a plus de noyaux à désintégrer !)
A peut être considérée comme constante sur un court intervalle de temps ; c'est ce que j'ai expliqué en disant qu'il faut que t1 < < t1/2

Posté par
Coll Moderateur
re : Radioactivité 17-12-07 à 21:02

sarriette >> Ça bouge un noyau, ça se tortille... et soudain une configuration géométrique conduit à la fission.

Posté par
sarriette
re : Radioactivité 17-12-07 à 21:03

ok, merci encore Coll, au plaisir d'une autre explication

j'ai conservé soigneusement tous tes sujets d'optique de cet été

Posté par
TiT126
re : Radioactivité 17-12-07 à 21:04

ah ok ! merci Coll

Posté par dellys (invité)re : Radioactivité 17-12-07 à 21:18

coll  >>  Merci

Je comprends donc que l'activité A d'un échantillon peut commencer à n'importe quel moment ! Mais pour trouver l'age d'une roche ou d'un os .. par exemple on fait comme si l'activité avait commencé avec le corp, au même moment, non ?
par exemple si on sait qu'un type de roches volcaniques contient du ^{40}K : 0,1% de sa masse (exemple) ! et on veut trouver l'age d'une roche ! donc on calcule les noyaux qui restent(N_{t'}) et puis on trouve le temps qui a fallu pour que le nombre de noyaux baisse de N_0 à N_{t'} donc comme si N_0 avait commencé à se désintégrer au premier instant ! mais qu'est ce qui prouve que cette roche n'avait pas attendu 1000 ans avant de commencer la désintégration et donc N_0 est peut être resté stable un long moment puis il commence à baisser jusqu'à N_{t'} non ?

c'est un peu contradictoire je trouve si tu veux bien m'éclairer un peu ..


w@lid

Posté par
TiT126
re : Radioactivité 17-12-07 à 21:30

Salut,

Je croit que tu confond : on ne sait jamais a quelle moment un noyau va se désintégré, cepandant N0 qui est le nombre de noyau a l'instant t=0 ne reste jamais stable il decroit tout le temps selon la loi de decroissance radioactive.

Par example (c'est l'example que je connait ) pour la datation au carbone 14 :
Un etre vivant absorbe lors de la réspiration du carbone 14 qui se renouvelle a chaque réspiration mais quand l'individu vient à mourrir, le taux de carbone 14 en lui ne se renouvelle plus et le taux de carbone 14 commence a decroitre, et c'est comme cela que l'on peut dater la mort des momies ^^

Posté par dellys (invité)re : Radioactivité 17-12-07 à 21:37

TiT126  >>  J'aimerais quand même la réponse de coll si c'est possible bien sûr

Citation :
on ne sait jamais a quelle moment un noyau va se désintégré, cepandant N0 qui est le nombre de noyau a l'instant t=0 ne reste jamais stable il decroit tout le temps selon la loi de decroissance radioactive.



N_0 change ! et N_0 est le nombre de noyau en t=0 ! s'il change c'est que des noyaux se désintègrent, et ça veut dire qu'il y'a une activité A d'ailleurs il y'a la relation que tu as surement dû faire cherche dans ton cours -->  A(t)=\lambda N(t)  ça veut tout dire


w@lid

Posté par
TiT126
re : Radioactivité 17-12-07 à 21:43

oui non N0 ne change pas en effet mais ce que je voulait dire c'est que le nombre de noyau dans un ehantillon decroit sans cesse, le nombre de noyau ne reste pas stable avant de soudainement se mettre à decroitre, il decroit en permanance.

Posté par dellys (invité)re : Radioactivité 17-12-07 à 21:47

Citation :
oui non N0 ne change pas en effet  mais ce que je voulait dire c'est que le nombre de noyau dans un ehantillon decroit sans cesse


contradiction


bref, j'attends coll j'espère qu'il va revenir


w@lid

Posté par
Coll Moderateur
re : Radioactivité 18-12-07 à 08:34

Bonjour,

Qu'est-ce que N0 ? C'est le nombre de noyaux pour t = 0
Qu'est-ce que t = 0 ?

C'est un peu ce que l'on veut et donc il va y avoir plusieurs cas à considérer.

1) Je travaille avec des sources radioactives (je suis dans un hôpital ou bien je suis dans une usine qui pratique la radiographie etc.)... je peux dire
. que t = 0 est le moment où je reçois la source. Et dans ce cas combien y avait-il de noyaux deux jours avant que je reçoive cette source ? Il y en avait un nombre > N0
La source n'a pas attendu que je déclenche mon chronomètre pour émettre.
. que t = 0 est le moment où la source a été qualifiée, le moment où son activité a été précisément mesurée. C'est ce qui est le plus naturel et le plus facile pour l'exploitation ultérieure. Les métrologues qui ont mesuré l'activité ont apposé une étiquette : tel jour à telle heure, l'activité valait ... Bq (et bien sûr avant la mesure l'activité était plus élevée).

2) Je suis physicien théoricien et je considère des réactions en chaîne. Il est probable que pour chaque nuclide je vais considérer que t = 0 est l'instant de sa création.

3) Les deux exemples précédents s'intéressaient au futur de noyaux (l'activité de la source diminue et il faut la remplacer à un certain moment ; le nuclide créé va disparaître à son tour et parfois très vite) ; intéressons-nous au passé d'un nuclide :

3a) Je suis géologue et date des roches ou des sédiments. Mesurant des proportions de nuclides différents et connaissant leur demi-vie à chacun, je peux par le calcul retrouver pour chaque période passée ce qu'étaient les différentes proportions. Si, pour reprendre l'exemple de dellys, je mesure les quantités de potassium 40 et d'argon 40 (stable) dans une roche je peux facilement trouver la durée qui nous sépare de la formation de la roche (à la formation de la roche il n'y avait pas du tout d'argon 40 emprisonné dans cette roche). Le t = 0 naturel est donc le moment de la formation de la roche. Mais je ne mesure pas l'âge des atomes de potassium 40 qui se sont formés avant que la roche ne se forme.

3b) Le cas de la datation au carbone 14 est intéressant. TiT126 l'a bien présenté. Tout organisme vivant absorbe du carbone par le CO2 de l'air. Le carbone 14 qu'il absorbe se désintègre bien sûr (lentement...) mais il est renouvelé en permanence ; des noyaux de carbone 14 se désintègrent et cependant l'activité est constante puisque de nouveaux noyaux sont absorbés et ceci jusqu'à la mort de cet organisme où le renouvelement cesse. A partir de la mort l'activité baisse ; cette fois-ci le t = 0 naturel est le moment de la mort de l'organisme qui pourra être daté.

J'espère que ceci vous éclaire...

Posté par
sarriette
re : Radioactivité 18-12-07 à 08:48

bonjour Coll et merci pour la suite de l'explication

Posté par
Coll Moderateur
re : Radioactivité 18-12-07 à 08:51

Bonjour sarriette
Ai-je été clair ? Cette question est sincère ; je ne suis pas sûr.

Posté par
sarriette
re : Radioactivité 18-12-07 à 09:04

Oui, Coll, très clair!

Pour moi il en ressort que ce qu'on mesure c'est la durée qui nous sépare du début d'un évènement  et non une date de début d'activité des noyaux. On ne détermine pas une origine absolue ( qui serait le point 0 de début de désintégration) .  
Est ce bien ça?

Posté par
Coll Moderateur
re : Radioactivité 18-12-07 à 09:12

Merci.

C'est presque toujours cela.
C'est seulement dans les cas où l'on peut avoir accès à t = 0 = création du noyau que l'on a aussi le début de l'activité du noyau puisque le noyau est actif dès sa création.

Posté par
sarriette
re : Radioactivité 18-12-07 à 09:30

ah... attends , j'ai un doute là quand tu dis: le noyau est actif dès sa création

On peut créer des noyaux radioactifs (c'est le cas que t = 0 connu , je suppose ) qui vont se désintégrer immédiatement.
Mais, d'après ce qu'on disait hier, le noyau instable créé pourrait très bien attendre 1000 ans avant de commencer sa désintégration non? Donc l'instant de création du noyau ne coïnciderait pas avec le début d'activité...
Et dans ce cas on ne peut jamais connaitre l'âge réel d'un atome radioactif.
Cela dit on n'en a pas besoin en général d'après tes exemples.

ou bien je me complique la vie pour rien ?
Je ne veux pas non plus t'ennuyer avec mes questions à couper les cheveux en quatre...


Posté par
Coll Moderateur
re : Radioactivité 18-12-07 à 09:41

Merci de tes questions. Elles obligent à (essayer) une expression précise de la pensée.

Le noyau d'un nuclide radioactif est actif dès sa création. Quand se désintégrera-t-il ? Nul ne sait. Aussi longtemps qu'il n'est pas désintégré il a une probabilité donnée (et constante) de se désintégrer dans l'espace de temps futur que l'on veut.

Etant donné un noyau unique devant moi, je n'ai en effet aucun moyen de connaître son âge (sauf si je viens de constater sa création dans une réaction nucléaire).
On date un ensemble de noyaux en considérant des proportions de noyaux de différentes espèces : ceux qui ne se sont pas encore désintégrés et ceux qui sont issus de la désintégration des noyaux de la première espèce par exemple.

D'accord ?

Posté par
sarriette
re : Radioactivité 18-12-07 à 09:49

Oui, je suis tout à fait d'accord !

Merci du temps passé à éclairer ma lanterne !

Posté par
Coll Moderateur
re : Radioactivité 18-12-07 à 11:52

J'en rajoute une couche

Je vais dire strictement la même chose de trois manières différentes :

1) Etant donné un noyau (unique) devant moi dont je connais pas l'histoire, je n'ai aucun moyen de connaître son âge.

2) Un noyau de quelques secondes et un noyau de quelques milliards d'années (du même nuclide !) sont en tous points identiques.

3) Un noyau de quelques secondes a exactement la même probabilité de se désintégrer dans la seconde qui suit qu'un noyau de quelques milliards d'années (évidemment toujours du même nuclide !)

Posté par
Coll Moderateur
re : Radioactivité 18-12-07 à 11:54

... devant moi dont je ne connais pas l'histoire...

Posté par dellys (invité)re : Radioactivité 18-12-07 à 12:43

Bonjour Sarriette et coll

Merci pour toutes les explications coll vraiment merci
je vois plus calir maintenant je vais relire tout ça une seconde fois ..


w@lid

Posté par
sarriette
re : Radioactivité 18-12-07 à 15:02

bonjour Walid

Merci pour la couche supplémentaire Coll, pas inutile !  

La deuxième proposition est la plus dure à accepter !!

Posté par dellys (invité)re : Radioactivité 18-12-07 à 15:21

Bonjour Sarriette


w@lid

Posté par
TiT126
re : Radioactivité 18-12-07 à 20:29

merci Coll pour ces explications ! et bonjour sarriette et dellys

Posté par dellys (invité)re : Radioactivité 18-12-07 à 20:32

Bonsoir TiT126


w@lid

Posté par
Coll Moderateur
re : Radioactivité 18-12-07 à 20:46

Bonsoir à tous

Je te comprends bien sarriette quand tu dis que la deuxième proposition (message de 11 h 52) est la plus difficile à accepter.

Inexorablement nous vieillissons. Tout ce que nous produisons, nos maisons, nos objets se dégradent...

Jeunesse permanente du noyau (jusqu'à ce qu'il se désintègre si ce n'est pas un noyau stable). C'est pour cela que je disais hier qu'il "ne s'use pas". C'est pour cela qu'il n'a pas de mémoire et qu'à chaque instant la probabilité qu'il se désintègre dans la seconde qui suit est constante, quel que soit son âge, depuis le jour où il a pris naissance dans l'explosion d'une supernova (probablement).

Posté par
J-P
re : Radioactivité 22-12-07 à 20:14

Réponse (un peu tard) pour le message posté le 17/12/2007 à 21:18

Ici, le mot "désintégration" ne signifie pas que la roche n'existera plus en fin de compte.

C'est un phénomène de radioactivité.

Certains composants sont radioactifs, ils se transforment au cours du temps en un autre composant et cette transformation s'accompagne d'un dégagement de radioactivité.
L'activité d'un échantillon radioactif diminue avec le temps de manière exponentielle et ceci dès que l'échantillon existe.

Il n'est pas question qu'un élément radioactif reste inerte (pas de désingration) pendant un certain temps et puis commence ensuite son dégagement radioactif.

No est l'activité au moment t=0 (noté to)
Mais ce moment to doit être défini dans un problème posé.

On peut décider que to est le moment présent ou bien que to est le moment où le corps radioactif s'est formé (par exemple à le création de la Terre ou bien au moment où une réaction a eut lieu dans un générateur électrique nucléaire et que l'échantillon s'est formé ou ...) ou bien encore autre chose.

to est simplement le moment qu'on considère comme origine des temps pour écrire les équations.

Exemple, on trouve aujourd'hui un corps radioactif, on mesure son activité actuelle et on trouve par exemple 3 Bq et on sait par exemple que cet élément à une période de demi vie de 5000 ans.

Je peux décider que to est l'instant présent et alors on écrit: N(t) = 3 * (1/2)^(t/5000)
Si je veux calculer quelle était l'activité de ce corps il y 10000 ans, soit à t=-10000, je fais:
N(-10000) = 3 * (1/2)^(-10000/5000) = 3 * (1/2)^-2 = 3 * 4 = 12 Bq

Mais, si je veux, je peux décider que le moment to était il y a 10000 ans et alors j'aurais:
N(t) = 12*(1/2)^(t/5000)
Mais ici, l'origine des temps a été choisie il y a 10000 ans.
Et je peux calculer l'activité que l'échantillon a aujourd'hui, soit 10000 ans après l'instant to, donc pour t = 10000.
On fait alors: N(10000) = 12*(1/2)^(10000/5000) = 12 * (1/2)² =  3 Bq (c'est l'activité de l'échantillon maintenant).

Il est bien possible que cette réponse t'embrouille plus qu'elle ne t'aide.

Posté par dellys (invité)re : Radioactivité 22-12-07 à 20:56

Merci J-P


w@lid

Posté par dellys (invité)re : Radioactivité 22-12-07 à 20:57

Mais c'est quoi cette loi exactement : N(t) = 3 * (1/2)^(t/5000)



w@lid

Posté par dellys (invité)re : Radioactivité 22-12-07 à 21:52

L'activité c'est A(t) normalement ..j'avais pas vu que tu as appellé N l'activité .. sorry ..

w@lid



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