QCM : Radioactivité et histoire de la matière (31 questions)

Explication

Des isotopes ont le même nombre de protons, mais des nombres de neutrons différents. Des protons différents caractérisent des éléments différents, tandis que des neutrons ou des nombres de masse identiques ne définissent pas les isotopes.

Explication

Lors d’une transformation nucléaire, le nombre de charge $Z$ et le nombre de masse $A$ se conservent : les produits doivent donc totaliser respectivement 12 et 24. Égaler les deux sommes à 12 confond charge et masse, tandis que les valeurs inversées ou additionnées au noyau initial ne respectent pas cette conservation.

Explication

La radioactivité désigne la désintégration spontanée d’un noyau instable en un autre noyau. La stabilité correspond à l’absence de désintégration spontanée, et une transformation chimique ou une excitation électronique ne décrit pas ce phénomène nucléaire.

Explication

La radioactivité est aléatoire, spontanée et inéluctable; elle dépend du type de noyau et de sa demi-vie, sans fixer l’instant de désintégration d’un noyau individuel. La demi-vie ne donne donc pas une échéance individuelle, et la taille de l’échantillon ou une intervention extérieure n’est pas le déterminant indiqué.

Explication

Une désintégration $\beta^-$ émet un électron; la désintégration $\beta^+$ émet un positon. L’émission d’un noyau d’hélium correspond à la radioactivité alpha, tandis que les rayonnements gamma sont énergétiques.

Explication

Une demi-vie est la durée au bout de laquelle la moitié des noyaux radioactifs présents initialement a disparu; passer de 800 noyaux à 400 correspond donc à une demi-vie. Deux demi-vies laisseraient un quart des noyaux initiaux, et la définition ne désigne pas la disparition complète.

Explication

Le noircissement d’une plaque protégée de la lumière conduit Becquerel à déduire que l’uranium émet spontanément des rayonnements. L’option sur la lumière néglige le papier noir, celle sur la plaque inverse la source du rayonnement et celle sur la réaction chimique ne correspond pas à sa conclusion.

Explication

À partir de la pechblende, les Curie isolent deux éléments radioactifs inconnus : le polonium et le radium. Les « rayons uraniques » sont le nom donné aux rayonnements par Becquerel, l’uranium est présent dans le minerai de départ et la pechblende est ce minerai, non un élément extrait.

Explication

Dès 1901, les rayonnements du radium sont utilisés pour traiter des lésions cancéreuses : c’est la radiothérapie. La radiobiologie concerne l’étude du métabolisme des cellules, tandis que les brûlures sont des effets nocifs et que la surveillance de l’air ou de l’eau constitue une autre application.

Explication

Une démarche scientifique formule une problématique et une hypothèse, établit un protocole rigoureux qui étudie l’influence des facteurs, puis analyse les résultats pour valider ou non l’hypothèse. L’analyse préalable inverse l’ordre, la variation simultanée de facteurs empêche d’isoler la lumière et l’absence de protocole ou d’analyse rend la conclusion injustifiée.

Explication

L’Univers est principalement constitué d’hydrogène et d’hélium, et la fusion nucléaire stellaire forme les éléments plus lourds à partir de l’hydrogène initial. La fission scinde des noyaux lourds, l’antériorité proposée inverse l’origine décrite, et la désintégration radioactive n’est pas le mécanisme de formation indiqué.

Explication

La fusion nucléaire stellaire unit deux noyaux légers pour former un noyau plus lourd. La fission scinde un noyau lourd, tandis que la désintégration radioactive et l’émission gamma relèvent d’autres phénomènes.

Explication

La fission nucléaire correspond au fractionnement d’un noyau lourd en deux noyaux plus légers sous l’impact d’un neutron. La fusion unit des noyaux légers, et la désintégration spontanée ou l’émission gamma ne décrivent pas cette réaction provoquée.

Explication

La radioactivité est la transformation spontanée et irréversible de noyaux instables en d’autres noyaux, avec émission de rayonnements jusqu’à la formation de noyaux stables. La fusion unit des noyaux légers, le gamma n’est qu’un type de radioactivité et un équilibre ne décrit pas la transformation indiquée.

Explication

La radioactivité bêta émet des électrons ; l’alpha émet des noyaux d’hélium et le gamma des photons. La fusion nucléaire est une réaction où des noyaux légers s’unissent.

Explication

La désintégration radioactive conserve le nombre de nucléons et le nombre de protons, tout en libérant de grandes quantités d’énergie thermique. « Le nombre de neutrons » remplace à tort le nombre de protons, le changement du nombre de protons nie une conservation indiquée, et l’énergie est libérée plutôt qu’absorbée.

Explication

Dès 1901, les rayonnements du radium sont employés pour éliminer des tumeurs cancéreuses par radiothérapie. L’imagerie médicale sert à examiner les organes, la radiobiologie à étudier les cellules et la datation à établir l’âge de vestiges ou de roches.

Explication

Les traceurs radioactifs permettent de suivre des masses d’air ou d’eau : il s’agit d’une application environnementale. La datation archéologique relève de la recherche, tandis que la stérilisation et la production d’électricité sont des applications industrielles.

Explication

Les brûlures et les lésions sont perçues rapidement, alors que les mutations génétiques, la stérilité et les cancers peuvent être reconnus après plusieurs années. Inverser les délais ou donner le même délai aux deux effets confond leurs temporalités.

Explication

Certaines étoiles massives explosent en supernova et dispersent les éléments les plus lourds. L’expansion et la formation des nucléons sont des étapes précoces, tandis que la gravitation forme les étoiles sans assurer elle-même cette dispersion.

Explication

Les étoiles sont composées à environ 99 % d’hydrogène et d’hélium. Une proportion proche de la moitié sous-estime leur abondance combinée, et 13,7 milliards correspond à l’âge approximatif de l’Univers, non à une proportion.

Explication

La fusion nucléaire a lieu en permanence au sein des étoiles et permet la formation des éléments chimiques. La fission concerne la division de noyaux lourds, tandis que l’explosion de certaines étoiles intervient à la fin de leur vie et que les transformations chimiques ne forment pas de nouveaux noyaux.

Explication

L’hydrogène est le principal carburant de la production d’énergie stellaire, et la fusion de ses noyaux est la première étape de la formation des éléments de l’Univers. L’hélium est un produit de cette fusion, tandis que la fission ne décrit pas le processus indiqué.

Explication

La première étape unit quatre noyaux d’hydrogène pour former un noyau d’hélium ; deux noyaux d’hélium s’assemblent ensuite pour former un noyau de béryllium. La réponse avec deux hydrogènes réduit le nombre initial, celle qui place l’hélium avant l’hydrogène inverse les étapes, et la formation directe du béryllium attribue le mauvais produit à la première fusion.

Explication

La position des raies spectrales permet de caractériser un élément chimique. La température, la quantité de lumière et la distance ne sont pas les propriétés établies par cette découverte.

Explication

La coïncidence des raies de Fraunhofer et de celles d’éléments terrestres montre que ces éléments sont aussi présents dans le Soleil. L’observation ne conclut ni à leur présence dans l’atmosphère terrestre seulement, ni à leur production par la lumière.

Explication

La composition indiquée pour le Soleil est de 93 % d’hydrogène, 6 % d’hélium et 1 % d’autres éléments. Les valeurs 90 % et 9 % correspondent à l’Univers, tandis que le fer et les autres éléments sont ici confondus avec les parts d’hélium et d’autres éléments.

Explication

Sur Terre, l’hydrogène est essentiellement présent dans les océans. Le fer et le silicium caractérisent notamment la composition terrestre, tandis que la question ne porte pas sur la composition des êtres vivants.

Explication

La production d’un isotope en laboratoire n’empêche pas sa désintégration radioactive β⁺ d’être spontanée. L’option sur l’appareil confond production et désintégration, celle sur l’origine naturelle exclut à tort les isotopes de laboratoire, et celle sur les rayons gamma confond deux types de rayonnement.

Explication

Après une exposition prolongée à de fortes doses de rayonnements du radium, Marie Curie est décédée d’une anémie aplasique en 1934 et Irène Joliot-Curie d’une leucémie en 1956. L’inversion échange leurs maladies, la brûlure aiguë est un autre effet nocif, et la stérilité ne correspond pas à la cause de décès indiquée.

Explication

Une réaction nucléaire transforme un ou plusieurs noyaux tout en conservant le nombre de nucléons et la charge électrique; elle peut absorber de l’énergie. Faire varier la charge ou les nucléons viole ces règles, tandis que supposer une variation conjointe ne décrit pas leur conservation.