Lycée J-B Schwilgué - SELESTAT
GROSSHENY L.
3. Une nouvelle unité d’énergie : eV.
L’électron-volt (eV) est définie comme étant l'énergie cinétique d'un électron accéléré depuis le repos
par une différence de potentiel d'un volt.
Un électron-volt est donc égal à environ 1,602 176 53×10
-19
joule.
Exercice.
1. Déterminer en Joule l’énergie libérée lors de la désintégration α du Radium
226
Ra.
2. Pour exprimer les énergies, les physiciens utilisent l’électronvolt (eV). Déterminer l’énergie
libérée lors de la désintégration d’un noyau de Radium en eV.
3. Une variation de masse de 1 u correspond à combien d’eV ?
Rappel : la masse d’un noyau de Ra est obtenue en divisant la masse molaire par le nombre d’Avogadro ;ou en
utilisant la valeur d’une unité de masse atomique : Cette unité est égale à 1/12 de la masse d’un
atome de carbone 12(1u=1/12*12/Na).
Une unité de masse atomique a une énergie de
E =1,66054.10-27 * (299792458)²=1,49242.10
-10
J = 931,5 MeV
Comment montrer que l’eV correspond à une énergie ?
Nous avons vu en première S que le travail électrique W = U. I . t ce qui correspond en dimension : [
W ] = [ U ] . [I ] . [ t ] et l’intensité par définition correspond aux nombres d’électrons par unité de
temps : [ I ] = [ Q ] / [ t ] donc [ W ] = [ U ] . [ Q ] ce qui correspond à des eV.
4. Puissance libérée par un échantillon.
Pour une réaction nucléaire provoquée, la puissance libérée pour 1 noyau est : P =
E
∆
Donc pour un échantillon où à lieu pendant le temps
t un nombre de désintégration -
N on a une
puissance totale Pt = -
N .
E
∆
= A
II. Comment expliquer la stabilité d’un noyau ?
- Définir et calculer un défaut de masse et une énergie de liaison.
- Définir et calculer l'énergie de liaison par nucléon.
- Commenter la courbe d'Aston pour dégager l'intérêt énergétique des fissions et des fusions.
1. Défaut de masse d’un noyau.
Activité
a) La masse d’un noyau d’uranium U
235
92
est égale à m
U
=234,9935u. Comparer cette valeur à celle
qu’on peut calculer à partir de la composition du noyau (voir page de garde du livre). Que
constate-t-on ?
b) Répondre à la même question pour le noyau de cuivre Cu
63
29
de masse m
c
=62,91365u.
Les calculs précédents peuvent être étendus à tous les noyaux et on observe toujours une masse du
noyau inférieur à celle de l’ensemble des protons et neutrons avec un écart relatif de l’ordre de 1%.
Pour tous les noyaux, on constate un défaut de masse
∆
m positif :
∆
∆∆
∆m =Z
.
m
p
+(A-Z)
.
m
n
-m
où m est la masse du noyau, m
p
est la masse du proton et m
n
est la masse du neutron.
c) Calculer le défaut de masse pour l’uranium U
235
92
et le cuivre Cu
63
29
.
1 eV = 1,60.10
- 19
J
Pt = A