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concours Fesic
ondes ;
radioactivité ; niveaux d'énergie.
2007
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23592U+10n ---> 14054Xe+AZX+ 210n La perte de masse de la réaction est 0,2 u ; c= 3 108 m/s ; 1 u = 1,66 10-27 kg ; 1 eV= 1,6 10-19 J. Sr(Z=38) ; Rb(Z=37) ; Y(Z=39) 3/1,6 = 2 ; 1,6/3 = 0,55 ; 1,66*2*9 = 30 ; 1,66*9/2 = 7,5 ; 9*2 /1,66 = 11. A. La fission nucléaire est une réaction nucléaire spontanée. Faux. La fission nucléaire proposée nécessite un choc avec un neutron. Mais une fission d'un noyau lourd instable est une réaction nucléaire spontanée. B. Le bombardement neutronique permet de ne pas avoir à vaincre de répulsion électrique noyau-noyau lors du choc. Faux. Ce genre de répulsion existe dans le cas de réaction de fusion nucléaire. C. Le noyau X est 9438 Sr. Vrai. Conservation de la charge : 92 = 54+Z d'où Z= 38 ( élément Sr) Conservation du nombre de nucléons : 235 +1 = 140+A+2 d'où A = 94. D. L'énergie libérée par la fission d'un noyau d'uranium 235 est d'environ 20 MeV. Faux. Défaut de masse |Dm|=0,2*1,66 10-27 kg ; Energie libérée : |E |= |Dm|c2 = 2*1,66 10-28 * 9 1016 = 30 10 -12 J = 3 10-11 J = 3 10-11 /1,6 10-19 = 2 108 eV = 200 MeV
A. Au temps t1 = 0,10 s la corde à l'aspect ci-dessous : Faux.
En 0,1 s chaque perturbation parcourt 0,1*5 = 0,5 m. La corde a l'aspect suivant : (pas de déformation de la corde)
B. L'onde est une onde transversale. Vrai. La perturbation est perpendiculaire à la direction de propagation. C. Il existe un temps t pour lequel la corde ne présente pas de déformation. Vrai. D. Cet instant est t= 0,08 s. Faux. t= 0,1 s.
Dans l'approximation de la houle ( vague d'amplitude très inférieure à la longueur d'onde) en eau profonde, la célérité de la houle s'exprime par la relation c = [gl/(2p)]½, dans laquelle g est l'accélération de la pesanteur et l la longueur d'onde de la houle. g= p 2 = 10. A. Une onde se propageant à la surface de l'eau est une onde longitudinale. Faux. La perturbation est perpendiculaire à la direction de propagation : onde transversale. B. Le milieu de propagation est dispersif pour ce type d'onde. Vrai. l = c/f ; c2 = gc/(2pf) ; c=g/(2pf) La célérité dépend de la fréquence de l'onde : le milieu est donc dispersif. C. La célérité de l'onde est proportionnelle à l'inverse de la fréquence. Vrai. D. Une onde sinusoïdale de fréquence 3,14 Hz a une célérité de 0,5 m/s. Vrai. c= g/(2pf) = 10/(2p2) = 1/2 = 0,5 m/s. Les ions hydrogénoïdes sont des ions formés à partir d'atomes de nombre de charge Z, auquels on a laissé qu'un seul électron u cortège électronique. L'énergie de ces ions est quantifiée et s'exprime par : En= -13,6 Z2/n2 avec n entier et En en eV. Le niveau n=1 correspond à l'état fondamental ; le niveau d'énergie le plus élevé est pris par convention égal à zéro. 13,6*2 = 27,2 ; 13,6*3 = 40,8 ; 13,6*4 = 54,4 ; 13,6*9 = 122 ; 13,6*12 = 163 ; 13,6*16 = 218. A. Les ions hydrogénoïdes possèdent chacun Z niveau d'énergie. Faux. Ils possèdent n niveau d'énergie. B. Le niveau fondamental de l'ion bérylium Be3+ ( Z=4) a pour énergie -218 eV. Vrai. E1 = -13,6 *42/1 = -218 eV. C. Lors du passage du niveau fondamental au niveau excité immédiatement supérieur, la variation d'énergie de l'ion Be3+ est, en valeur absolue 163 eV. Vrai. E2 = -13,6 *42/4 = -54,4 eV. E2 -E1 = -54,4+218= 163,6 eV. D. Ce passage se fait avec l'émission d'un rayonnement électromagnétique. Faux. Le retour à l'état fondamental ( passage de n=2 à n=1) se fait avec l'émission d'un photon.
La réaction de fusion entre un noyau de deutérium 21H et un noyau de tritium 31H conduit à la formation d'un noyau d'hélium. Energie de liaison par nucléon El/A (21H)=1,183 MeV/nucléon ; El/A (31H)=2,825 MeV/nucléon ; El/A (42He)=7,074 MeV/nucléon. A. L'énergie de liaison d'un noyau est égale au produit du défaut de masse du noyau par la valeur de la célérité de la lumière ans le vide. Faux. El= |Dm|c2. B. L'énergie libérée par la formation d'un noyau de deutérium à partir des nucléons qui le constituent, initialement isolés, est de 1,183 MeV. Faux. énergie libérée = El/A fois le nombre de nucléons = 2 El/A C. La réaction de fusion entre un noyau de deutérium et un noyau de tritium s'accompagne de l'émission d'un neutron. Vrai. 31H +21H ---> 42He + 10n D. L'énergie libérée par cette réaction est 17,455 MeV. Vrai. 4El/A (42He)-3El/A (31H)-2El/A (21H)= 4*7,074-3*2,825-2*1,183 = -17,455 MeV Le signe moins signifie que l'énergie est libérée dand le milieu extérieur.
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