QCM : Histoire et transformations de la matière (26 questions)

Explication

La formation de l’Univers a commencé il y a 13,8 milliards d’années, dans un espace à environ $10^9$ K. Les millions d’années confondent l’échelle de temps, $10^6$ K modifie la température et 4,6 milliards d’années renvoie à une autre échelle temporelle.

Explication

La nucléosynthèse primordiale désigne l’assemblage par fusion des premiers noyaux, quelques secondes ou minutes après le Big Bang. La nucléosynthèse stellaire se déroule au cœur des étoiles, la nucléosynthèse explosive intervient à leur fin de vie, et la désintégration radioactive n’est pas le mécanisme décrit.

Explication

La fusion au cœur des étoiles forme des éléments jusqu’à $Z \leq 26$ et libère de l’énergie. Le seuil $Z \geq 27$ concerne la formation en fin de vie stellaire, tandis que le nombre de masse est une grandeur différente du numéro atomique.

Explication

La formation des éléments de numéro atomique $Z \geq 27$ nécessite de l’énergie et se produit à la fin de vie des étoiles, lors de leur explosion. L’énergie libérée caractérise la fusion stellaire des éléments plus légers, et la fission n’est pas le mécanisme indiqué.

Explication

La classification périodique répertorie les 118 éléments chimiques. Le nombre 18 correspond à un autre type de décompte dans la classification, tandis que 108 et 119 ne sont pas le total indiqué.

Explication

La composition de l’Univers indiquée est de 75 % d’hydrogène, 24 % d’hélium et 1 % d’autres éléments. Les autres répartitions échangent les proportions des deux éléments dominants ou attribuent une part trop grande aux autres éléments.

Explication

La fusion associe deux noyaux légers pour former un noyau plus lourd, avec libération d’énergie. La fission désigne la division d’un noyau lourd, la désintégration radioactive est spontanée et la capture neutronique n’est pas la fusion décrite ici.

Explication

La fission correspond à la division d’un noyau lourd en noyaux plus légers sous l’action d’un flux de neutrons ou de protons, avec libération d’énergie. La fusion unit des noyaux légers, tandis que la désintégration spontanée et l’émission gamma ne décrivent pas cette division provoquée.

Explication

La demi-vie est le temps nécessaire pour que le nombre de noyaux radioactifs soit réduit de moitié. La disparition complète et la perte d’un quart correspondent à d’autres évolutions, et la durée d’observation est simplement le temps pendant lequel on suit l’échantillon.

Explication

Après $n$ demi-vies, $N=\frac{N_0}{2^n}$. Ici, $N=\frac{16\,000}{2^3}=\frac{16\,000}{8}=2\,000$ noyaux ; $8\,000$ ne correspond qu’à une demi-vie, et les autres valeurs résultent d’une soustraction ou d’une division incorrecte.

Explication

Le World Gold Council estime que tout l’or extrait formerait un cube de 21 mètres de côté. La réponse en mètres cubes confond côté et volume, 19,3 reprend une valeur liée à la masse volumique de l’or, et les tonnes ne sont pas une unité de longueur.

Explication

La masse se calcule en multipliant la masse volumique par le volume, soit $m=\rho V$. $V/\rho$ inverse la relation, $\rho/V$ place le volume au mauvais endroit, et une somme ne donne pas la masse.

Explication

En 2016, la Chine a extrait 455 tonnes d’or, correspondant à 13 % de l’extraction mondiale. 87 % est la part restante, tandis que 3 500 tonnes correspond à l’estimation de la production mondiale totale.

Explication

Les 455 tonnes représentent 13 % du total : $m=\frac{455\times100}{13}=3\,500$ tonnes. Calculer 13 % de 455 donne 59,15, multiplier directement par 13 donne 5 915, et diviser par 100 donne 4,55.

Explication

Le mercure a le numéro atomique 80, l’or 79 et le plomb 82. Inverser 80 et 79 confond les numéros du mercure et de l’or ; 81 correspond au thallium ; 78 correspond au platine.

Explication

Le numéro atomique correspond au nombre de protons : passer de 80 à 79 exige donc d’en retirer un. En retirer deux ferait baisser le numéro atomique à 78, en ajouter un l’augmenterait, et retirer un neutron ne modifierait pas le numéro atomique.

Explication

La conversion d’un noyau de mercure en noyau d’or modifie le noyau atomique : c’est donc une transformation nucléaire. Une transformation chimique concerne les liaisons entre atomes, tandis qu’un changement physique ne convertit pas un élément en un autre.

Explication

Pendant sa vie, un organisme échange du dioxyde de carbone avec l’atmosphère et possède donc du carbone 14 dans la même proportion qu’elle. La diminution par désintégration après l’arrêt des échanges caractérise la période qui suit la mort.

Explication

À la mort, l’organisme cesse d’absorber du dioxyde de carbone, mais le carbone 14 déjà présent continue à se désintégrer. L’arrêt des apports ne stoppe donc pas la désintégration, et l’organisme n’échange plus de dioxyde de carbone avec l’atmosphère.

Explication

La demi-vie est le temps nécessaire pour que la moitié des atomes radioactifs d’un échantillon macroscopique disparaisse. La disparition totale, un quart disparu ou la formation d’atomes décrivent d’autres phénomènes.

Explication

Après chaque demi-vie, la quantité restante est divisée par deux : après trois demi-vies, $N=\frac{N_0}{2^3}=\frac{N_0}{8}$. $\frac{N_0}{2}$ ne correspond qu’à une demi-vie, $\frac{N_0}{3}$ divise à tort par le nombre de périodes, et $\frac{N_0}{4}$ correspond à deux demi-vies.

Explication

Des isotopes ont le même nombre de protons, qui définit l’élément, et des nombres de neutrons différents. Un même nombre de neutrons ou de masse ne suffit pas à établir qu’il s’agit d’isotopes.

Explication

La fusion réunit deux noyaux légers pour former un noyau plus lourd. La fission sépare au contraire un noyau lourd, tandis que la désintégration et la capture neutronique ne décrivent pas cette réunion de deux noyaux légers.

Explication

La fission est la division d’un noyau lourd en deux noyaux plus légers, sous l’action possible d’un neutron. La fusion réunit des noyaux légers, tandis que la désintégration alpha et la capture neutronique ne correspondent pas à cette division en deux noyaux.

Explication

La datation des roches lunaires peut s’appuyer sur le couple radioactif ⁴⁰K/⁴⁰Ar. Les isotopes ³⁹K et ³⁹Ar ne sont pas ceux du couple indiqué, et uranium-plomb est une autre méthode de datation.

Explication

Les nombres mesurés sont $N_K(t)=4{,}41\cdot10^{16}$ et $N_{Ar}(t)=2{,}06\cdot10^{17}$ atomes. L’inversion échange ces deux valeurs, tandis que 2,93 μg et $82\cdot10^{-4}$ cm³ sont des quantités mesurées sous d’autres formes.