QCM : Radioactivité et datation au carbone 14 (8 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle description caractérise un noyau radioactif ?

Un noyau instable qui se transforme spontanément et irréversiblement en un noyau plus stable
Un noyau stable qui se transforme spontanément en un noyau plus instable
Un noyau instable qui se transforme en un noyau moins stable par une réaction réversible
Un noyau instable qui se transforme uniquement sous l’effet d’une intervention extérieure

Un noyau instable qui se transforme spontanément et irréversiblement en un noyau plus stable

Explication

Un noyau radioactif est instable et se désintègre naturellement et spontanément en donnant irréversiblement un noyau plus stable. Un noyau stable confond l’état initial, l’intervention extérieure nie le caractère spontané, et une transformation réversible contredit son irréversibilité.

2. Deux noyaux radioactifs identiques sont observés séparément. Que peut-on prévoir concernant l’instant où chacun se désintégrera ?

Aucun des deux noyaux ne se désintégrera spontanément
L’instant de désintégration de chaque noyau ne peut pas être prévu
L’instant de désintégration de chaque noyau peut être calculé à l’avance
Les deux noyaux se désintégreront nécessairement au même instant

L’instant de désintégration de chaque noyau ne peut pas être prévu

Explication

L’instant de désintégration d’un noyau radioactif est aléatoire et ne peut pas être prévu. Le calcul à l’avance nie cette imprévisibilité, l’instant commun la confond avec une évolution identique, et l’absence de désintégration contredit la radioactivité.

3. Dans un échantillon macroscopique, 800 noyaux radioactifs sont présents au départ. Quelle durée correspond à une demi-vie ?

La durée au bout de laquelle il reste 400 noyaux, sans considérer ceux désintégrés
La durée au bout de laquelle 200 noyaux initiaux se sont désintégrés
La durée au bout de laquelle 400 noyaux initiaux se sont désintégrés
La durée au bout de laquelle les 800 noyaux initiaux se sont désintégrés

La durée au bout de laquelle 400 noyaux initiaux se sont désintégrés

Explication

Une demi-vie est la durée pendant laquelle la moitié des noyaux initialement présents se désintègre : la moitié de 800 est 400. La désintégration de tous les noyaux correspond à une autre durée, 200 représente un quart, et le nombre restant doit être distingué du nombre désintégré.

4. Quelle durée correspond à la demi-vie du carbone 14 ?

50 000 ans
5730 ans
14 ans
11 460 ans

5730 ans

Explication

La demi-vie du carbone 14 est de 5730 ans. 50 000 ans correspond à l’ordre de grandeur de la limite d’usage de la datation au carbone 14, tandis que 14 ans et 11 460 ans ne donnent pas cette demi-vie.

5. Que désigne la datation au carbone 14 d’un échantillon ?

La détermination de l’époque où le système s’est fermé, correspondant à la mort de l’organisme
L’identification de la quantité d’azote 14 stable produite depuis la formation de l’échantillon
La mesure de la durée nécessaire pour que la moitié des noyaux de carbone 14 se désintègrent
L’estimation de l’âge de formation de chaque noyau radioactif présent dans l’échantillon

La détermination de l’époque où le système s’est fermé, correspondant à la mort de l’organisme

Explication

Cette datation exploite la diminution du carbone 14 radioactif pour déterminer la fermeture du système, qui correspond ici à la mort de l’organisme. La demi-vie décrit plutôt le temps nécessaire à la désintégration de la moitié des noyaux initiaux.

6. Après plusieurs demi-vies, que peut-on déterminer à partir du nombre initial de noyaux radioactifs ?

La masse totale des noyaux devenus stables
Le nombre de noyaux qui restent dans l’échantillon
La date de fermeture du système étudié
La durée exacte avant la prochaine désintégration

Le nombre de noyaux qui restent dans l’échantillon

Explication

Le nombre de noyaux restants peut être calculé après plusieurs demi-vies. La date de fermeture du système relève de la datation au carbone 14, et non de ce calcul pris isolément.

7. Quel est l’effet de la désintégration radioactive sur le noyau concerné ?

Elle modifie son état sans changer la stabilité de son noyau.
Elle le transforme irréversiblement en un noyau plus stable.
Elle interrompt sa transformation en conservant son instabilité.
Elle le rend plus instable avant qu’il émette un rayonnement.

Elle le transforme irréversiblement en un noyau plus stable.

Explication

La désintégration radioactive transforme spontanément et irréversiblement un noyau instable en un noyau plus stable. Elle ne se limite pas à modifier son état tout en maintenant la même stabilité.

8. Quelle différence distingue la demi-vie du carbone 14 de l’instant de désintégration d’un noyau isolé ?

La demi-vie est une durée caractéristique mesurée sur un ensemble, tandis que la désintégration d’un noyau isolé survient à un instant imprévisible.
La demi-vie varie selon le noyau observé, tandis que l’instant de désintégration reste identique pour tous les noyaux.
La demi-vie désigne la durée de formation d’un noyau stable, tandis que la désintégration concerne l’ensemble de l’échantillon.
La demi-vie est l’instant prévisible où chaque noyau se désintègre, tandis que l’ensemble suit une évolution aléatoire.

La demi-vie est une durée caractéristique mesurée sur un ensemble, tandis que la désintégration d’un noyau isolé survient à un instant imprévisible.

Explication

La demi-vie du carbone 14 décrit une durée au bout de laquelle la moitié des noyaux initiaux d’un échantillon macroscopique s’est désintégrée. À l’inverse, l’instant où un noyau isolé se désintègre est aléatoire et ne peut pas être prévu.

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Qu’est-ce qu’un noyau radioactif ?

Un noyau instable qui se désintègre naturellement et spontanément en un noyau plus stable.

Que désigne la demi-vie d’un noyau radioactif dans un échantillon macroscopique ?

La durée nécessaire pour que la moitié des noyaux initialement présents se soit désintégrée.

Quelle est la demi-vie du carbone 14 ?

5730 ans.

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