PH 05 T S Energie nucléaire 1 RAPPELS SUR L`ATOME On a vu en

PH 05
TS
Energie nucléaire
1
RAPPELS SUR L'ATOME
On a vu en 2de que la masse du noyau d'un élément AZX est :
M = (A-Z).mn + Z.mp
Où mp et mn représentent respectivement....
2
DEFAUT DE MASSE
On constatequ'en réalité, M < (A-Z).mn + Z.mp. La différence entre la masse attendue (
(A-Z).mn + Z.mp.) et la masse réelle (M) est appelée défaut de masse, et notée ∆M
M = (A-Z).mn + Z.mp + ∆M
Exemple :
masse d'un noyau de deutérium 21H = M = 2,0136 uma
masse d'un neutron .mn = 1,0087 uma
masse d'un proton.mP = 1,0073 uma
∆M = (A-Z).mn + Z.mp - M
∆M = 1,0087 + 1,0073 - 2,0136
∆M = 0,0024 uma = 3,99E-30 kg
Une unité de masse atomique = 1,660538 × 10
3
-27
kg
EQUIVALENCE MASSE ENERGIE
Lorsqu'un noyau se constitue à partir de ses constituants fondamentaux, les forces internes (interaction forte en particulier) fournissent un travail donc dégagent de l'énergie (sous forme de
chaleur et/ou de rayonnement)
Cette énergie El est appelée Energie de liaison du noyau atomique.
El = ∆M.C2
Dans l'exemple ci-dessus,
-27
El = 0,0024. 1,660538 × 10 .(3.108)2
El = 3,59E-13 J
Ces niveaux d'énergie étant faibles, on les exprime en électron volt (1 eV = 1,6.10-19J).
El =2243750eV = 2,2 MeV
MAc3>Lycée>T°S>Physique>PH 05 énergie nucléaire.rtd
25/11/2008
Michel Plantier
PH 05
TS
Energie nucléaire
4
ENERGIE DE LIAISON PAR NUCLEON
Si on veut définir la masse qu'a perdu un atome en se formant, on ne peut pas colmparer la
masse perdue par un atome lourd à celle perdue par un léger...
D'où l'intérêt de définir la perte de masse par nucléon El/A d'ub atome.
L'énergie moyene de liaison par nucléon d'un noyau atomiue est le rapport El/A. Cette énergie permet de comparer duex noyaux atomiques.
Par exemple :
Pour le Fer 5626Fe
Pour le Cobalt
56
27Co
Pour le Nickel 5628Ni
El/A = - 8,79 MeV
El/A = - 8,69 MeV
El/A =- 8,79 MeV
Pour une même valeur de A, El/A varie peu en fonction de Z
Si l'énergie de liaison par nucléon est plus grande, l'élément est plus stable.
5
Courbe d'Aston
MAc3>Lycée>T°S>Physique>PH 05 énergie nucléaire.rtd
25/11/2008
Michel Plantier
PH 05
TS
Energie nucléaire
5
LA FUSION NUCLÉAIRE
Exemple : réaction
2
3
1H +
1H ⇒
4
2He
El/A : -1,11
-2,83
-) 7,07
El
-2x1,11 - 3x2,83⇒- 4x7,07
El
- 10,71
⇒ - 28,28
+
1
0n
attention, erreur dans microméga page 113
0
(en MeV)
On constate que l'énergie de liaison des produits est plus importante que celle des réactifs : la
perte de masse est plus importante, il y a de l'énergie excédentaire (18 MeV), qui va être
libérée par la réaction.
Calculer : 1 g de mélange équimplaire deutérium/tritium réagit comme ci--dessus. Quelle quantité d'énergie recueille-t-on ?
Définition de la fusion nucléaire : réaction au cours de laquelle des noyaux légers s'unissent
pour former un noyau plus lourd.
6
LA FISSION NUCLEAIRE
Exemple : réaction
1
235
0n +
92U
El/A :
⇒
94
38St
+
140
54Xe
+ 210n
0
- 7,59
- 8,59
- 8,29
- 235x7,59 ⇒ - 94x8,59 - 140x8,29 + 2 x 0
- 1783,65 ⇒ - 807,46 - 1160,6
- 1783,65 ⇒
- 1968,06
On constate que l'énergie de liaison des produits est plus importante que celle des réactifs : la
perte de masse est plus importante, il y a de l'énergie excédentaire ( 184 MeV), qui va être
libérée par la réaction.
Calculer : 1 g d'Uranium réagit comme ci--dessus. Quelle quantité d'énergie recueille-t-on ?
Exos micromega : 15 et 16 page 122 ;
DM : n°3 page 126 à rendre semaine prochaine
«En 1930, en Allemagne, Walther Bothe et Herbert Becker avaient découvert que, en
bombardant du béryllium avec des particules alpha émises par du polonium, on
obtenait un rayonnement très pénétrant et d'énergie bien supérieure à celle du
rayonnement alpha. Les scientifiques supposèrent alors qu'il s'agissait d'un
rayonnement gamma beaucoup plus énergétique que ceux connus à l'époque»
MAc3>Lycée>T°S>Physique>PH 05 énergie nucléaire.rtd
25/11/2008
Michel Plantier