Physique Nucléaire
Bac 2025 : Ce chapitre est au programme de l'épreuve de spécialité !
Le noyau atomique peut subir des transformations qui libèrent d'énormes quantités d'énergie. La radioactivité, la fission et la fusion sont à la base de l'énergie nucléaire.
Objectifs du chapitre
- Comprendre les différents types de radioactivité
- Utiliser la loi de décroissance radioactive
- Calculer l'énergie libérée par une réaction nucléaire
La radioactivité
Un noyau instable se transforme spontanément en émettant un rayonnement. Radioactivité α : émission d'un noyau d'hélium. Radioactivité β : émission d'un électron ou positron. Radioactivité γ : émission d'un photon de haute énergie.
Décroissance radioactive
Le nombre de noyaux radioactifs décroît exponentiellement : N(t) = N₀e^(-λt). La demi-vie t₁/₂ est le temps pour que la moitié des noyaux se désintègrent : t₁/₂ = ln(2)/λ ≈ 0,693/λ.
Énergie nucléaire
L'énergie libérée vient de la différence de masse : E = Δm × c² (relation d'Einstein). La fission d'un noyau d'uranium libère environ 200 MeV, soit des millions de fois plus qu'une réaction chimique !
Formules à retenir
N(t) = N₀e^(-λt)λ : constante radioactive
t₁/₂ = ln(2)/λt₁/₂ ≈ 0,693/λ
E = Δm × c²E en J, Δm en kg, c = 3×10⁸ m/s
A = λNA en Becquerels (Bq)
Exercice d'application
Question : Le carbone-14 a une demi-vie de 5730 ans. Quelle fraction reste après 17190 ans ?
Voir la solution
Réponse : 17190 / 5730 = 3 demi-vies. Fraction restante = (1/2)³ = 1/8 = 12,5%
