Radioactivité : Décroissance radioactive et demi-vie. 1ère enseignement scientifique physique chimie

e-profs - Physique Chimie

2 Sept 202003:38

Summary

TLDRCette vidéo explique le phénomène de désintégration radioactive, où un noyau instable, dit radioactif, se désintègre en éjectant une particule et parfois un rayonnement gamma. La désintégration est un processus aléatoire, mais son rythme peut être déterminé si de nombreux noyaux sont présents. La vidéo aborde la loi de décroissance radioactive, illustrée par la courbe exponentielle décroissante, et le concept de demi-vie, qui est le temps nécessaire pour que la moitié des noyaux se désintègre. Un exemple avec des noyaux et des périodes de 5 ans est donné pour mieux comprendre ce concept.

Takeaways

📉 La désintégration radioactive est un phénomène aléatoire qui se déclenche spontanément et est imprévisible pour chaque noyau.
💥 Un noyau père se transforme en noyau fils en éjectant une particule et parfois un rayonnement gamma.
⏳ La demi-vie (ou période radioactive) est la durée nécessaire pour que la moitié des noyaux initialement présents se désintègrent.
📊 La courbe de décroissance radioactive montre une diminution rapide au début, puis de plus en plus lente avec le temps.
🔴 Un échantillon de 160 milliards de noyaux radioactifs est utilisé dans l'exemple, et chaque 5 ans, leur nombre est divisé par deux.
📉 La décroissance radioactive suit une loi exponentielle, visible graphiquement comme une courbe décroissante.
🧮 La demi-vie dans l'exemple est de 5 ans, mais cette durée varie en fonction du type de noyau (ex : Uranium 238 = 85 milliards d’années, Polonium 210 = 238 jours).
🔄 Après chaque demi-vie, le nombre de noyaux est divisé par deux : après une demi-vie, il reste N0/2, après deux demi-vies N0/4, etc.
⚛️ La loi de décroissance radioactive est applicable à tous les types de noyaux radioactifs et suit le même modèle.
📅 La vidéo indique que dans la prochaine vidéo, la méthode pour déterminer graphiquement la demi-vie d’un noyau sera abordée.

Q & A

Qu'est-ce qu'un noyau radioactif ?
-Un noyau radioactif est un noyau instable qui se désintègre spontanément en éjectant une particule et, dans certains cas, un rayonnement gamma.
Qu'est-ce qu'une désintégration radioactive naturelle ?
-La désintégration radioactive naturelle est un phénomène aléatoire qui se déclenche spontanément et il est impossible de prédire quand un noyau va se désintégrer.
Que signifie la courbe de décroissance radioactive ?
-La courbe de décroissance radioactive montre la diminution du nombre de noyaux radioactifs au fil du temps. Elle commence par une diminution rapide, puis ralentit progressivement.
Que se passe-t-il au bout de cinq ans selon la courbe de décroissance radioactive ?
-Au bout de cinq ans, il reste la moitié des noyaux radioactifs initialement présents, soit 80 milliards de noyaux.
Quelle est la loi de décroissance suivie par les noyaux radioactifs ?
-Les noyaux radioactifs suivent une loi de décroissance selon laquelle tous les cinq ans, leur nombre est divisé par deux. Cette durée est appelée demi-vie ou période radioactive.
Qu'est-ce qu'une demi-vie (ou période radioactive) ?
-La demi-vie est la durée nécessaire pour que la moitié des noyaux radioactifs initialement présents dans un échantillon se soit désintégrée.
Quelle est la demi-vie des noyaux radioactifs considérés dans la vidéo ?
-La demi-vie des noyaux radioactifs dans la vidéo est de cinq ans.
Comment évolue le nombre de noyaux au bout de plusieurs demi-vies ?
-Après une demi-vie, il reste n₀/2 noyaux, après deux demi-vies n₀/4, après trois demi-vies n₀/8, et ainsi de suite.
Quelle est la demi-vie de l'uranium 238 et du polonium 210 ?
-La demi-vie de l'uranium 238 est d'environ 85 milliards d'années, tandis que celle du polonium 210 est de 238 jours.
Quelle forme ont toutes les courbes de décroissance radioactive ?
-Toutes les courbes de décroissance radioactive ont la forme d'une exponentielle décroissante.

Outlines

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💡 Introduction à la désintégration radioactive

La vidéo introduit la notion de noyaux radioactifs, expliquant qu'ils sont instables et se désintègrent spontanément. Un noyau père se transforme en un noyau fils tout en éjectant une particule, parfois accompagnée d’un rayonnement gamma. Ce phénomène aléatoire ne peut être prédit au niveau individuel, mais sur un grand nombre de noyaux, le rythme de désintégration peut être mesuré.

📊 Représentation des désintégrations avec des billes

La vidéo utilise une métaphore visuelle avec des billes colorées pour représenter les différents éléments du processus de désintégration : les noyaux père (rouge), les noyaux fils (bleu) et les particules émises (jaune). L'échantillon étudié contient initialement 160 milliards de noyaux père, représentés par 16 billes rouges. Au fur et à mesure, le nombre de noyaux père diminue, et cette évolution est visible à travers une courbe de décroissance radioactive.

📉 Courbe de décroissance radioactive

Le nombre de noyaux père diminue progressivement au cours du temps, illustré par une courbe de décroissance radioactive. Au début, la diminution est rapide, puis elle ralentit. Par exemple, après 5 ans, il ne reste que la moitié des noyaux père initiaux, et après 20 ans, seulement un seizième. Ce phénomène suit une loi de décroissance, où tous les 5 ans, le nombre de noyaux est divisé par deux.

⏳ La demi-vie des noyaux radioactifs

La demi-vie est définie comme la durée nécessaire pour que la moitié des noyaux radioactifs d’un échantillon se désintègre. Dans cet exemple, la demi-vie des noyaux est de 5 ans. Plus généralement, le nombre de noyaux restants après plusieurs demi-vies peut être calculé en divisant le nombre initial par 2, 4, 8, etc., selon le nombre de demi-vies écoulées.

🧮 Exemple de calculs de demi-vies

L'uranium 238 et le polonium 210 sont utilisés comme exemples pour illustrer la variabilité des demi-vies. L'uranium 238 a une demi-vie de près de 85 milliards d'années, tandis que celle du polonium 210 est de 238 jours. Bien que les durées varient selon le noyau étudié, toutes les courbes de décroissance radioactive ont une forme exponentielle décroissante.

🔎 Détermination graphique de la demi-vie

La courbe exponentielle décroissante permet de toujours appliquer la même méthode pour déterminer graphiquement la demi-vie d'un noyau radioactif. Ce processus sera exploré plus en détail dans la prochaine vidéo.

Mindmap

Keywords

💡Noyau radioactif

Un noyau radioactif est un type de noyau atomique instable qui se désintègre spontanément, émettant des particules ou des rayonnements. Dans la vidéo, on explique que ces noyaux instables se transforment en d'autres noyaux appelés noyaux fils, tout en éjectant des particules ou en émettant des rayons gamma. Le phénomène de désintégration radioactive est aléatoire.

💡Désintégration radioactive

La désintégration radioactive est le processus par lequel un noyau radioactif instable se transforme en un autre noyau plus stable en émettant des particules ou des rayonnements. Le script mentionne qu'un noyau père se désintègre en noyau fils, libérant des particules et parfois un rayonnement gamma. Ce phénomène est spontané et impossible à prédire pour un noyau individuel.

💡Noyau père

Le noyau père est le noyau instable initial qui subit la désintégration radioactive. Dans la vidéo, il est représenté par une bille rouge. Il se transforme en noyau fils au cours de la désintégration. Le nombre de noyaux pères diminue au fil du temps, suivant une courbe de décroissance radioactive.

💡Noyau fils

Le noyau fils est le produit de la désintégration du noyau père. Il résulte de la transformation d'un noyau radioactif instable. Dans la vidéo, il est représenté par une bille bleue, et son nombre augmente au fur et à mesure que les noyaux pères se désintègrent.

💡Rayonnement gamma

Le rayonnement gamma est un type de rayonnement électromagnétique émis lors de la désintégration de certains noyaux radioactifs. Bien que tous les noyaux ne produisent pas ce rayonnement, il est mentionné dans la vidéo comme un possible sous-produit de la désintégration radioactive.

💡Demi-vie

La demi-vie est la durée nécessaire pour que la moitié des noyaux radioactifs d'un échantillon se désintègrent. Dans la vidéo, on indique que pour les noyaux étudiés, la demi-vie est de cinq ans, c'est-à-dire que tous les cinq ans, le nombre de noyaux est divisé par deux. C'est une notion centrale dans la compréhension de la décroissance radioactive.

💡Courbe de décroissance radioactive

La courbe de décroissance radioactive illustre la diminution progressive du nombre de noyaux radioactifs dans un échantillon au fil du temps. Dans la vidéo, on explique que la courbe commence par une décroissance rapide, qui ralentit ensuite. Cette courbe est de forme exponentielle, caractéristique des phénomènes de décroissance radioactive.

💡Phénomène aléatoire

Un phénomène aléatoire est un événement qui ne peut être prédit avec certitude. Dans le contexte de la vidéo, la désintégration radioactive est un phénomène aléatoire, car il est impossible de déterminer quand un noyau spécifique se désintégrera. Cependant, avec un grand nombre de noyaux, il est possible de prévoir le rythme global de désintégration.

💡Échantillon

Un échantillon est une portion de matière utilisée pour observer ou mesurer un phénomène. Dans la vidéo, il est fait mention d'un échantillon contenant initialement 160 milliards de noyaux pères. L'étude de cet échantillon permet de comprendre la dynamique de la décroissance radioactive.

💡Exponentielle décroissante

Une exponentielle décroissante est une fonction mathématique qui diminue rapidement au début, puis plus lentement avec le temps. La vidéo décrit la courbe de décroissance radioactive comme une exponentielle décroissante, montrant que la réduction du nombre de noyaux pères est rapide au début, puis ralentit au fil du temps, suivant un modèle exponentiel.

Highlights

Les noyaux radioactifs sont instables et se désintègrent de manière aléatoire.

Lors de la désintégration radioactive, un noyau père se transforme en noyau fils en éjectant une particule.

La désintégration radioactive émet parfois un rayonnement gamma.

La désintégration radioactive est un phénomène spontané et imprévisible.

Le rythme de désintégration radioactive peut être déterminé si un grand nombre de noyaux est présent dans un échantillon.

La courbe de décroissance radioactive montre que le nombre de noyaux père diminue rapidement au début, puis plus lentement.

Au bout de cinq ans, il reste la moitié des noyaux radioactifs initiaux.

La demi-vie est la durée nécessaire pour que la moitié des noyaux radioactifs se désintègrent.

Le nombre de noyaux suit une loi de décroissance où il est divisé par deux tous les cinq ans.

Les courbes de décroissance radioactive suivent une exponentielle décroissante.

L'uranium 238 a une demi-vie de 85 milliards d'années.

Le polonium 210 a une demi-vie de 238 jours.

La méthode graphique permet de déterminer la demi-vie d'un noyau radioactif.

La loi de décroissance radioactive s'applique de manière générale à tous les types de noyaux.

Une vidéo future détaillera la méthode pour déterminer graphiquement la demi-vie d'un noyau.