QCM : Origine et transformations nucléaires (8 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans un scénario de nucléosynthèse stellaire au cœur d’une étoile, quelles propositions sont exactes ?

La fusion stellaire décrite forme des éléments jusqu’au numéro atomique 27.
Les éléments de numéro atomique inférieur ou égal à 26 sont formés par fission stellaire.
La formation des éléments par fusion stellaire libère de l’énergie.
La fusion au cœur de l’étoile peut former des éléments dont le numéro atomique atteint 26.
La fusion stellaire se déroule au cœur des étoiles.

La formation des éléments par fusion stellaire libère de l’énergie. · La fusion au cœur de l’étoile peut former des éléments dont le numéro atomique atteint 26. · La fusion stellaire se déroule au cœur des étoiles.

Explication

La nucléosynthèse stellaire a lieu au cœur des étoiles, forme par fusion des éléments jusqu’à Z=26Z=26 et libère de l’énergie. La limite indiquée est 26, et le processus décrit est une fusion, non une fission.

2. Un noyau lourd reçoit un flux de neutrons et se transforme en deux noyaux plus légers : quelles propositions décrivent correctement cette fission ?

La division d’un noyau lourd en noyaux plus légers absorbe de l’énergie.
La fission transforme le noyau lourd en un seul noyau plus lourd.
La division du noyau lourd en deux noyaux plus légers correspond à une fission nucléaire.
La fission peut être déclenchée par un flux de neutrons ou de protons.
La transformation décrite assemble deux noyaux légers en un noyau plus lourd.

La division du noyau lourd en deux noyaux plus légers correspond à une fission nucléaire. · La fission peut être déclenchée par un flux de neutrons ou de protons.

Explication

La fission divise un noyau lourd en deux noyaux plus légers et peut être provoquée par un flux de neutrons ou de protons. Elle libère de l’énergie; l’assemblage de noyaux légers et la formation d’un seul noyau plus lourd décrivent d’autres transformations.

3. Que désigne la demi-vie d’un noyau radioactif ?

La durée nécessaire pour que tous les noyaux radioactifs se désintègrent.
La durée nécessaire pour que la moitié des noyaux radioactifs se désintègrent.
Le nombre de noyaux radioactifs présents après une période donnée.
La proportion de noyaux radioactifs qui se forme à chaque période.

La durée nécessaire pour que la moitié des noyaux radioactifs se désintègrent.

Explication

La demi-vie correspond au temps au bout duquel la moitié des noyaux radioactifs initiaux a disparu par désintégration. Elle ne désigne pas la durée de disparition de tous les noyaux, car la décroissance se poursuit par étapes.

4. Combien de protons faut-il retirer à un noyau de mercure pour atteindre le numéro atomique de l’or ?

Un neutron, car le mercure et l’or ont le même numéro atomique.
Deux protons, car le mercure a le numéro atomique 81 et l’or 79.
Trois protons, car le mercure a le numéro atomique 82 et l’or 79.
Un proton, car le mercure a le numéro atomique 80 et l’or 79.

Un proton, car le mercure a le numéro atomique 80 et l’or 79.

Explication

Le mercure a le numéro atomique 80, tandis que celui de l’or est 79 : la différence est donc d’un proton. Retirer trois protons correspondrait au plomb, dont le numéro atomique est 82.

5. Quel est le rôle du bombardement de neutrons dans la production d’or à Oak Ridge ?

Il sépare des noyaux de mercure pour concentrer l’or déjà présent dans la cible.
Il fournit directement des noyaux d’or qui se déposent sur la cible de mercure.
Il provoque des collisions pouvant transformer quelques noyaux de mercure en or.
Il convertit les noyaux de plomb en mercure avant leur transformation en or.

Il provoque des collisions pouvant transformer quelques noyaux de mercure en or.

Explication

À Oak Ridge, les neutrons bombardent une cible de mercure et produisent des protons très énergétiques dont les collisions peuvent transformer un ou deux atomes de mercure en or. Ce procédé ne vise pas à extraire de l’or déjà présent dans la cible, mais à en produire par transformation nucléaire.

6. En quoi la datation au carbone 14 d’un organisme vivant diffère-t-elle de celle d’un organisme mort ?

Chez l’organisme vivant, le carbone 14 se désintègre plus lentement, alors qu’après la mort sa demi-vie devient plus courte.
Chez l’organisme vivant, la quantité de carbone 14 diminue, alors qu’après la mort les échanges atmosphériques la maintiennent constante.
Chez l’organisme vivant, les échanges avec l’atmosphère compensent la désintégration du carbone 14, alors qu’après la mort la quantité de carbone 14 diminue.
Chez l’organisme vivant, le carbone 14 provient du sol, alors qu’après la mort il est remplacé par celui de l’atmosphère.

Chez l’organisme vivant, les échanges avec l’atmosphère compensent la désintégration du carbone 14, alors qu’après la mort la quantité de carbone 14 diminue.

Explication

Les êtres vivants renouvellent leur carbone par des échanges de dioxyde de carbone avec l’atmosphère, ce qui maintient la proportion de carbone 14; après la mort, ces échanges cessent et le carbone 14 continue à se désintégrer. La demi-vie ne devient pas plus courte après la mort : c’est l’arrêt du renouvellement qui permet la diminution mesurable.

7. Pourquoi la nucléosynthèse primordiale a-t-elle conduit à la formation de noyaux légers comme l’hydrogène et l’hélium ?

Parce que l’Univers était extrêmement chaud et contenait des protons et des neutrons qui ont pu former ces noyaux.
Parce que les explosions stellaires ont fragmenté des noyaux lourds en hydrogène et en hélium.
Parce que les électrons se sont assemblés pour former directement les noyaux des éléments légers.
Parce que les étoiles ont fusionné des noyaux lourds avant l’apparition des premiers éléments légers.

Parce que l’Univers était extrêmement chaud et contenait des protons et des neutrons qui ont pu former ces noyaux.

Explication

Au début de l’Univers, un état extrêmement chaud contenant des protons et des neutrons a permis la nucléosynthèse primordiale, qui a formé plusieurs noyaux légers. La fusion au cœur des étoiles est une étape ultérieure et forme des éléments jusqu’au fer.

8. Lorsqu’un noyau lourd se sépare en deux noyaux plus légers après avoir reçu un flux de particules, quel processus nucléaire est mis en œuvre ?

La nucléosynthèse stellaire, qui assemble des noyaux jusqu’au fer dans les étoiles
La fission, qui libère de l’énergie en divisant un noyau lourd
La fusion, qui libère de l’énergie en assemblant deux noyaux légers
La nucléosynthèse primordiale, qui forme des noyaux dans l’Univers jeune

La fission, qui libère de l’énergie en divisant un noyau lourd

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 est un processus distinct : elle assemble des noyaux légers pour former un noyau plus lourd.

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Quels éléments la nucléosynthèse primordiale a-t-elle formés par fusion ?

L’hydrogène, le deutérium, le tritium, l’hélium, le lithium et le béryllium.

En quoi consiste la fusion nucléaire ?

L’assemblage de deux noyaux légers en un noyau plus lourd libère de l’énergie.

En quoi consiste la fission nucléaire ?

La division d’un noyau lourd en deux noyaux plus légers sous l’action d’un flux de neutrons ou de protons libère de l’énergie.

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