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Terminales spé SVT
Test 18 de connaissances
Géologie
Datation au carbone 14
Une question affichée, pas de QCM.
Faites afficher la réponse pour la comparer avec la vôtre.
Pas de compteur, l'objectif étant simplement de faire l'état de vos connaissances.
START
16 questions
By ProfSVT71
Question 1
Question 2
Question 3
Question 4
Question 5
Question 7
Question 8
Question 9
Question 10
Question 11
Sommaire
Question 12
Question 13
Question 14
Question 15
Question 16
Question 6
sommaire
QUESTION 1
Qu'est-ce que le Carbone 14 ?
Réponse
Le carbone 14 est un élément dont le noyau est constitué de 6 protons et de 8 neutrons.
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QUESTION 2
Réponse
Comment se forme le Carbone 14 14C?
Le carbone 14 se forme à partir d’un azote 14 bombardé par un neutron provenant des particules brisées par les rayons cosmiques au niveau de l’atmosphère.
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QUESTION 3
Comment s'effectue le retour à l'état stable du carbone 14 ?
Réponse
Le carbone 14 est caractérisé par la présence de 2 neutrons excédentaires. Le retour à l’état stable se fait par émission β- (émission d’un électron) :
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Réponse
Pourquoi la méthode 14C est utilisée pour dater les restes d'êtres vivants ?
QUESTION 4
Le 14C se retrouve dans les molécules de dioxyde de carbone. Il va donc être intégré à la matière organique végétale lors de la photosynthèse puis à la matière organique animale par la chaîne alimentaire.
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QUESTION 5
Quelle est la durée de la Demi-vie du 14C ?
Réponse
Cet isotope a une période radioactive relativement courte à l’échelle des temps géologiques.
Sa demi-vie est de T = 5 730 ans.
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QUESTION 6
Quelle est la valeur de la constante de désintégration du carbone 14 ?
Réponse
En appliquant la formule λ= ln2/T avec T = 5 730 ans on trouve
λ= 1.210.10-4.an-1
ce qui équivaut à 13.56 désintégrations par minute et par gramme de carbone.
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QUESTION 7
Quel types d'objets est-il alors possible de dater avec le carbone 14 ?
Réponse
Le carbone 14 permet de dater des restes d'êtres vivants de périodes qui n’excèdent pas 50 000 ans au maximum (10x la période).
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QUESTION 8
Que peut-on dire du taux de carbone 14 à la mort d'un organisme ?
Réponse
Si le carbone 14 est intégré à la matière organique du vivant de l'animal ou du végétal, dès la mort de celui-ci, son taux diminue du fait des désintégrations et du non renouvellement par absence de production de matière organique.
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QUESTION 9
Quel est le ratio ( la proportion) de carbone 14 par rapport au carbone 12 de l'atmosphère ?
Réponse
Le ratio atmosphérique du carbone 14 et donc le ratio organique, est de 1 14C pour 1012 12C.
Donc on peut écrire que 14Cactuel/ 12Cactuel = 1/1012.
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QUESTION 10
Quels sont les deux techniques utilisant la désintégration du carbone 14 et permettant de calculer l'âge d'un échantillon ?
Réponse
Soit on mesure la proportion de 14C dans l’échantillon à dater et on compare avec le ratio de l'atmosphère.
Soit on mesure la radioactivité de l’échantillon.
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QUESTION 11
Quel appareil mesure la proportion de le taux de 14C ?
Réponse
Le spectromètre de masse mesure la proportion de 14C dans l’échantillon à dater.
Il mesure donc le rapport 14Cech / 12Cech ce qui équivaut à dire 14Cech/ 12Cactuel car le taux de 12C est constant. (ech = echantillon)
Ce rapport 14Cech / 12Cact est nommé « r ».
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QUESTION 12
Comment doit-on raisonner pour calculer l'âge d'un échantillon en mesurant le taux de 14C par spectromètre de masse ?
Réponse
Le rapport « ro » est le rapport initial 14Co/ 12Co ce qui équivaut
à dire 14Cactuel/ 12Cactuel car ce rapport est constant dans l’atmosphère.
On transforme alors la formule P = Po.e-λt en r = ro.e-λt
On obtient donc r/ro= e-λt et au final t=1/λ .ln(ro/r).
On remplace r et ro dans la formule
t = 1/λ .ln[(14Cactuel/ 12Cactuel )/(14Cech/ 12Cactuel )]
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QUESTION 13
Comment mesure-t-on les désintégrations du carbone 14 ?
Réponse
Le Becquerel (Bq) mesure l’activité de la source radioactive, c’est-à-dire le nombre de noyaux qui se transforment et émettent un rayonnement par seconde. On exprime l’activité d’un objet, d’un aliment,… en Becquerel par kilo, par litre,…
Sachant que l’activité radioactive actuelle du 14C est de 1.130 Bq et qu’elle était la même au moment de la fermeture du système, il suffit donc de mesurer à l’aide d’un compteur geiger, l’activité radioactive de l’élément à dater pour retrouver son âge.
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QUESTION 14
Quelle formule doit-on effectuer pour calculer l'âge d'un échantillon en utilisant sa radioactivité ?
Réponse
On a t=1/λ .ln((14Cactuel/ 12Cactuel )/(14Cech/ 12Cactuel ))
On simplifie la fraction et on obtient
t=1/λ .ln(14Cactuel /14Cech )
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QUESTION 15
Un tronc fossilisé présente une radioactivité de 7.32 désintégrations par minute et par gramme. La radioactivité naturelle du bois est de 13.56 désintégrations par minute et par gramme.
Consigne : Retrouvez l’âge du tronc d’arbre fossilisé.
Réponse
On utilise ici les mesures de radioactivité.
On utilise donc la formule :
t=1/λ .ln(14Cactuel /14Cech )
On sait que :
λ = 1.210.10-4.an-1 (cours)
14Cech = 7.32 (énoncé)
14Cactuel =13.56 (énoncé)
On obtient :
t=1/λ .ln(13.56/7.32) ≈ 5 086.75 ans
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QUESTION 16
Lors d’explosions volcaniques récentes en Auvergne, des forêts ont été enfouies sous les cendres. On peut aujourd’hui dater ces éruptions en déterminant le quotient du nombre d’atomes de carbone 14 par le nombre d’atomes de carbone 12 dans les bois fossilisés :
Le spectromètre de masse donne pour une éruption 14Cech/ 12Cactuel = 4,5 ×10−13
Consigne : Retrouvez l’âge de l'éruption.
Réponse
On travaille ici non pas avec la mesure de la radioactivité mais avec les rapports mesurés par le spectromètre.
La formule à utiliser est donc
t=1/λ .ln((14Cactuel/ 12Cactuel )/(14Cech/ 12Cactuel ))
On a :
λ = 1.210.10-4.an-1
14Cactuel/ 12Cactuel = 1/1012.
14Cech/ 12Cactuel est donné par l’énoncé 4,5×10−13
Il suffit de remplacer les valeurs dans la formule
t=1/λ .ln(1/1012/4,5×10−13)
t = 6 599.23 ans
The end !!
