LP 13 : page 1/4
Réactions nucléaires provoquées : Fission, fusion
I / Equivalence masse - énergie
1. Défaut de masse du noyau
¾ Exercice : calculer la masse totale des nucléons constituant un noyau d’hélium 4.
On donne : mp = 1,67263.10-27 kg ; mn = 1,67492.10-27 kg
¾ A partir de la masse molaire de cet élément, calculer la masse de l’atome d’hélium 4 puis la masse de son
noyau. On donne : NA = 6,023.1023 mol-1 et me = 9,11.10-31 kg.
¾ On constate un écart relatif d’environ 0,8 %. Le noyau est un peu plus léger que l’ensemble des nucléons
qu’il contient !
La masse d’un noyau est toujours plus faible que la masse totale de tous ses constituants.
2. Equivalence masse – énergie : relation d’Einstein
La perte de masse de l’ensemble des nucléons lorsqu’ils s’assemblent pour former un noyau correspond à
l’énergie qu’ils doivent mettre en jeu pour établir les interactions nucléaires fortes qui les lient entre eux.
De la masse peut être transformée en énergie et réciproquement.
La relation d’Einstein fait le lien entre masse et énergie :
Un corps immobile de masse m possède, du simple fait de sa masse, une énergie (appelée énergie
de masse) : 2
Emc=
Application : la bombe atomique qui a détruit Nagasaki a libéré une énergie équivalent à 20 kT (kilo-tonnes) de
TNT (explosif classique servant de référence pour les comparaisons), soit 8,4.1013 J.
Pour fournir cette énergie les constituants de la bombe ont subi une perte de masse. Calculer la masse qui a été
désintégrée pour libérer cette énergie.
II / Stabilité du noyau
1. Energie de liaison d’un noyau
Déf : l’énergie de liaison d’un noyau, notée El , est l’énergie qu’il faut fournir à celui-ci pour le dissocier en
ses différents nucléons, obtenus immobiles.
Exercice : en utilisant le défaut de masse calculé au paragraphe I.1, calculer l’énergie de liaison d’un noyau
d’hélium 4 : El (4
2He)
Conclusion : la formation des liaisons entre les nucléons d’un noyau d’hélium nécessite une énergie de
………………. J qui est prélevée sur la masse du noyau.
LP 13
J
(kg) célérité de la lumière dans le vide
(2,99792.108 m.s-1)