Etude de documents extraits du livre "Patience dans l`Azur"

19/09/2005 : 2nd3, Etude documentaire sur l’atome
•
•
Les documents distribués accompagnant cette étude sont extraits du livre de Hubert Reeves :
Patience dans l'azur disponible au CDI.
La cassette audio est un enregistrement d'une émission de France Culture.
1) Le damier nucléaire (p. 230 de Patience dans l'azur)
1. Comment comprenez-vous ce damier ?
2. Parmi les éléments chimiques représentés sur la figure, quels sont ceux qui n'ont pas d'isotopes ?
Donnez leur symbole et leur nom.
3. Lorsque des éléments chimiques ont des isotopes, donnez pour chacun leurs symboles et leurs
noms.
1
2) Quelques atomes simples (p. 218 de Patience dans l'azur)
En vous inspirant des dessins d'atomes sur cette figure, représentez de façon analogue :
1. Un atome de lithium-6
2. Un atome de béryllium
3. Un atome de bore-11
2
3) Fusion et fission thermonucléaire
A l’aide des documents distribués, indiquez ce que sont la fusion et la fission thermonucléaire ainsi que
leurs applications. Indiquez ce qui les différencie des réactions chimiques (comme la combustion du
pétrole ou du bois ou du charbon par exemple).
4) Cassette audio de Hubert Reeves et pages 232, 233, 234, 235 de Patience dans l'azur.
Écoutez le document audio enregistré sur France Culture, regardez les documents distribués (ciaprès) et répondez aux questions :
1. Qu'appelle-t'on nucléosynthèse primordiale ? Quels atomes en sont issus ?
2. Qu'appelle-t'on nucléosynthèse stellaire ?
3. Pourquoi les étoiles peuvent-elles engendrer des éléments chimiques plus lourds que l'hydrogène
et l'hélium ?
4. Quels sont les éléments chimiques engendrés par notre soleil ?
5. À la fin de sa vie, notre soleil deviendra une géante rouge
- Pourquoi ?
- Quels sont les éléments chimiques qui vont se former alors ?
- Est-ce que la Terre existera encore ?
6. Les étoiles peuvent-elles former des éléments encore plus lourds que l'oxygène et le carbone ?
7. Comment finit la vie d'une étoile ?
8. Pourquoi, sur Terre, trouve-t'on à peu près tous les éléments chimiques du tableau périodique de
Mendéléiev ?
9. Le Soleil est-il une étoile de première génération ?
10. Pourquoi Hubert Reeves dit-il que nous sommes faits de poussières d’étoiles ?
3
Document 1 : L'évolution nucléaire dans l'explosion initiale (p.231).
Issus du grand éclair dans lequel l'univers est né, les protons et les neutrons interagissent. Quelques minutes après sa naissance, l'univers est composé
d'hydrogène, d'hélium et de lithium-7. Ce sont les plus vieux atomes du monde ...
Document 2 : L'évolution nucléaire dans les étoiles de la « série principale » (p.232) (comme le soleil).
Ces étoiles obtiennent leur énergie en fusionnant l'hydrogène en hélium. Les premières étoiles de la galaxie, dépourvues d'atomes lourds transformaient
directement l'un en l'autre. Les étoiles plus récentes réalisent cette fusion de façon plus efficace qui implique la transmutation en azote des atomes de
carbone et d'oxygène formés par des générations d'étoiles antérieures. Cette nouvelle fusion utilise le noyau de carbone comme catalyseur, selon un
schéma nommé « cycle de Bethe »
4
Document 3 : L'évolution nucléaire dans les géantes rouges (p.233).
L'hélium du noyau central est transformé en carbone-12 et en oxygène-16. Dans une couche entourant le noyau central se poursuit, comme au coeur des
étoiles de la « série principale », la fusion d'hydrogène en hélium.
Document 4 : L'évolution stellaire dans les étoiles plus tardives (p.234).
La fusion du carbone et de l'oxygène en néon, sodium, magnésium, aluminium et silicium se fait au coeur d'un étoile, au cours des phases stellaires plus
tardives. Dans les couches supérieures brûle l'hélium, puis, au-dessus encore, l'hydrogène.
Document 5 : L'évolution nucléaire dans les phases ultimes (p.235).
Avant que l'étoile n'explose en supernova, le magnésium et le silicium entrent en combustion et engendrent les métaux : chrome, manganèse, zinc, etc...
Des neutrons produits par ces réactions se combinent avec ces métaux pour compléter la table des éléments chimiques.
5