Réactions nucléaires - Masse et énergie

Réactions nucléaires - Masse et énergie

I - Introduction

Lors de toute réaction nucléaire, il y a conservation du nombre de masse À, et du nombre de charge Z.

II - Réaction nucléaire et énergie

1 - Energie libérée lors d'une désintégration radioactive

Cette réaction libère...
Réactions nucléaires - Masse et énergie

Quiz de Physique Chimie :

Le phénomène qui permet de mettre en évidence le caractère ondulatoire de la lumière est :

  • A.Le phénomène de réflexion
  • B.Le phénomène de propagation
  • C.Le phénomène de diffraction
  • D.Le phénomène de diffusion
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Le contenu du document

<h2 class="import_html">I - Introduction</h2> <div class="import_html"> Lors de toute r&eacute;action nucl&eacute;aire, il y a conservation du nombre de masse &Agrave;, et du nombre de charge Z. </div> <h2 class="import_html">II - R&eacute;action nucl&eacute;aire et &eacute;nergie</h2> <h3 class="import_html">1 - Energie lib&eacute;r&eacute;e lors d'une d&eacute;sint&eacute;gration radioactive</h3> <div class="import_html"> Cette r&eacute;action lib&egrave;re de l'&eacute;nergie sous deux formes : cin&eacute;tique et rayonnante. </div> <div class="import_html"> Exemple : </div> <div class="import_html"> <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_5c33f06b.png" border="0" class="import_html" /> </div> <h3 class="import_html">2 - Perte de masse</h3> <h4 class="import_html">a) Unit&eacute; de masse atomique </h4> <div class="import_html"> C'est une unit&eacute; mieux adapt&eacute;e &agrave; l'&eacute;chelle atomique. Elle est &eacute;gale au 12&egrave;me de la masse d'un atome de carbone 12. </div> <div class="import_html"> On a&nbsp;: </div> <div class="import_html"> <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_m175c72a1.png" border="0" class="import_html" /> </div> <h4 class="import_html">b) Perte de masse </h4> <div class="import_html"> Par la r&eacute;action &eacute;tudi&eacute;e, on s'aper&ccedil;oit que : </div> <div class="import_html"> <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_m79ea01b4.png" border="0" class="import_html" /> <sub class="import_html"> </sub> = 225,9770 u </div> <div class="import_html"> <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_m4fb987d4.png" border="0" class="import_html" /> <span class="import_html">= 221,9703 u </span> </div> <div class="import_html"> <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_317e0cc6.png" border="0" class="import_html" /> <span class="import_html">= 4,0026 u </span> </div> <div class="import_html"> Avant la r&eacute;action, <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_m79ea01b4.png" border="0" class="import_html" /> = 225,9770 u </div> <div class="import_html"> Et apr&egrave;s la r&eacute;action, <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_m4fb987d4.png" border="0" class="import_html" /> + <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_317e0cc6.png" border="0" class="import_html" /> = 221,9703 + 4,0026 = 225, 9729 u </div> <div class="import_html"> On a donc une perte de masse <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_572291da.png" border="0" class="import_html" /> = 0,0041 u </div> <h3 class="import_html">3 - Formule d'Einstein</h3> <div class="import_html"> Toute particule de masse m poss&egrave;de au repos une &eacute;nergie de masse <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_fd3326d.png" border="0" class="import_html" />, o&ugrave; E est l'&eacute;nergie en Joule (J), m la masse en kilogrammes (Kg) et c la c&eacute;l&eacute;rit&eacute; de la lumi&egrave;re dans le vide (m.s-1). </div> <h3 class="import_html">4 - Une autre unit&eacute; d'&eacute;nergie : l'&eacute;lectron-volt (eV)</h3> <div class="import_html"> On a : <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_5ba3c220.png" border="0" class="import_html" /> </div> <div class="import_html"> Pour convertir une &eacute;nergie en coulomb en &eacute;lectronvolt, il suffit de faire E = C / 1 eV. </div> <h2 class="import_html">III - Stabilit&eacute; des noyaux</h2> <h3 class="import_html">1 - D&eacute;faut de masse d'un noyau</h3> <div class="import_html"> La formation d'un noyau &agrave; partir de ses nucl&eacute;ons pris s&eacute;par&eacute;ment s'accompagne toujours d'une perte de masse. </div> <div class="import_html"> G&eacute;n&eacute;ralisation : pour un noyau <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_6dab9deb.png" border="0" class="import_html" />, il y a un d&eacute;faut de masse <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_25cd7070.png" border="0" class="import_html" /> </div> <h3 class="import_html">2 - Energie de liaison d'un noyau</h3> <div class="import_html"> C'est l'&eacute;nergie lib&eacute;r&eacute;e lors de la formation du noyau &agrave; partir de ses nucl&eacute;ons s&eacute;par&eacute;s. </div> <div class="import_html"> On a la formule : <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_m65bc242d.png" border="0" class="import_html" /> </div> <h3 class="import_html">3 - Energie de liaison par nucl&eacute;ons</h3> <div class="import_html"> Par d&eacute;finition, c'est le quotient de l'&eacute;nergie de liaison par le nombre de nucl&eacute;ons du noyau. </div> <div class="import_html"> On a la formule : <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_m5980dca8.png" border="0" class="import_html" /> </div> <h3 class="import_html">4 - Courbe d'Aston</h3> <div class="import_html"> C'est la courbe qui repr&eacute;sente -El / A en fonction de <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_3a4fb646.png" border="0" class="import_html" />. Un noyau est d'autant plus stable que son &eacute;nergie de liaison par nucl&eacute;on est grande. </div> <h2 class="import_html">IV - R&eacute;action nucl&eacute;aire provoqu&eacute;e</h2> <h3 class="import_html">1 - R&eacute;action de fission</h3> <h4 class="import_html">1 - D&eacute;finition</h4> <div class="import_html"> La fission est une r&eacute;action nucl&eacute;aire provoqu&eacute;e dans laquelle un noyau lourd donne naissance &agrave; deux noyaux plus l&eacute;gers, sous l'impact d'un neutron. </div> <div class="import_html"> <u class="import_html">Exemple:</u> <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_9f42e1f.png" border="0" class="import_html" /> </div> <div class="import_html"> <u class="import_html">Remarque:</u> l'&eacute;criture de l'&eacute;quation bilan doit respecter les lois de conservation de A et Z (loi de Soddy). Les neutrons produits par la r&eacute;action peuvent &agrave; leur tour provoquer d'autres fissions. On a donc une r&eacute;action en cha&icirc;ne. </div> <h4 class="import_html">2 - Bilan d'&eacute;nergie</h4> <div class="import_html"> En supposant que l'&eacute;nergie cin&eacute;tique des noyaux, ainsi que celle du neutron incident soit n&eacute;gligeables, calculer en Joules, puis en MeV, l'&eacute;nergie lib&eacute;r&eacute;e par la fission d'un noyau d'uranium. </div> <div class="import_html"> On calcule la perte de masse : </div> <div class="import_html"> <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_1a429358.png" border="0" class="import_html" /> </div> <div class="import_html"> <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_m26f76fb8.png" border="0" class="import_html" /> </div> <div class="import_html"> Puis l'&eacute;nergie lib&eacute;r&eacute;e associ&eacute;e &agrave; un noyau : </div> <div class="import_html"> <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_m1a959941.png" border="0" class="import_html" />Jouls </div> <div class="import_html"> <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_m4937007a.png" border="0" class="import_html" />MeV </div> <div class="import_html"> Puis l'&eacute;nergie lib&eacute;r&eacute;e associ&eacute;e &agrave; une mole : on utilise le nombre d'Avogadro. </div> <div class="import_html"> <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_33cd0d93.png" border="0" class="import_html" /> </div> <div class="import_html"> <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_67f0ec64.png" border="0" class="import_html" /> <sup class="import_html"> </sup> </div> <div class="import_html"> Sachant qu'une tonne &eacute;quivalent p&eacute;trole &eacute;gal &agrave; 4,2.1012 Joules, calculons la masse de p&eacute;trole n&eacute;cessaire pour produire la m&ecirc;me &eacute;nergie : </div> <div class="import_html"> <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_m66793d87.png" border="0" class="import_html" /> T.E.P </div> <h4 class="import_html">3 - Application</h4> <div class="import_html"> La fission nucl&eacute;aire est r&eacute;alis&eacute;e de fa&ccedil;on contr&ocirc;l&eacute;e dans les r&eacute;acteurs des centrales nucl&eacute;aires, et de fa&ccedil;on non-contr&ocirc;l&eacute;e dans les bombes atomiques. </div> <h3 class="import_html">2 - R&eacute;action de fusion</h3> <div class="import_html"> La fusion nucl&eacute;aire est une r&eacute;action nucl&eacute;aire au cours de laquelle deux noyaux l&eacute;gers fusionnent pour donner un noyau plus lourd et plus stable. </div> <div class="import_html"> Exemple: <img src="../../docs/import_html/1041/index_html_m5e1038c1.png" border="0" class="import_html" /> </div> <div class="import_html"> Cette r&eacute;action de fusion lib&egrave;re de l'&eacute;nergie. </div> <div class="import_html"> La fusion nucl&eacute;aire lib&egrave;re beaucoup d'&eacute;nergie, mais pour la r&eacute;aliser, il faut des temp&eacute;ratures de l'ordre de 108 Kelvin, d'o&ugrave; le nom de r&eacute;action thermonucl&eacute;aire. Ce type de r&eacute;action se fait naturellement dans les &eacute;toiles. Dans la bombe H, ou bombe thermonucl&eacute;aire, la fusion est incontr&ocirc;l&eacute;e. On essaie de contr&ocirc;ler cette r&eacute;action autrement avec le programme ITEK, entre autres. </div>
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