Noyaux, masse et énergie

Synthèse P5

I Equivalence masse -énergie

L’énergie de masse E d’un corps de masse m, au repos dans le référentiel d’étude est donnée par la relation :

E = mc²

E en J, m en kg et c = 3.10⁸ m.s^-1

On utilisera aussi l’électron volt comme unité 1 eV = 1,6.10^-19 J

II Défaut de masse et énergie de liaison

II-1 Le défaut de masse : On le note Δm, il représente la différence entre la masse de ses nucléons séparés et la masse du noyau.

Δm est toujours positif.

Pour un noyaux de symbole , le défaut de masse s’écrit :

II-2 Energie de liaison du noyau

L’énergie de liaison (El) est l’énergie qu’il faut fournir à un noyau au repos dans un référentiel donné, pour le dissocier en nucléons isolés et immobiles dans le même référentiel :

El = Δmc²

Cette valeur est toujours positive, on introduit parfois aussi l’énergie de liaison par nucléons qui est égale à El/ A

Les énergies de liaisons par nucléons sont de l’ordre de 8 MeV/nucl

Les réactions nucléaires sont des réactions qui font passer des noyaux les + instables vers les noyaux plus stables

La fusion pour les petits noyaux

La fission pour les gros noyaux

Le noyau le plus stables est celui du fer 56 avec Une El/A de 8,7 MeV.nuc^-1

Voir activité 2

III Les réactions nucléaires

Il en existe de deux types, les fissions et les fusions nucléaires, dans les deux cas ces réactions s’accompagnent d’une perte de masse, qui explique le dégagement d’énergie

E = Δmc²

Les propriétés sont résumées ci-dessous.

Réactions	Fusion nucléaire	Fission nucléaire
Description	Deux noyaux légers s’unissent pour former un noyau plus lourd	Un noyau lourd se brise pour former deux noyaux plus légers.
Amorçage	Température de l’ordre de cent millions de degrés	Utilisation de neutrons comme projectile (puis réaction en chaîne)
Conséquences	Augmentation de l’énergie moyenne de liaison par nucléon. Diminution de l’énergie de masse.
Exemples	Origine de l’énergie rayonnée par les étoiles	Origine de l’énergie électrique produite par les centrales nucléaires

Tester mes connaissances avec le QCM

JM Podvin Juillet 2002