Noyaux, masse et énergie

Noyaux, masse et énergie

Noyaux, masse et énergie

i.Équivalence masse – énergie

1)  Relation d’Einstein

Toute particule de masse m possède une énergie E donnée par la relation d’Einstein :  E = m. c2

c : La célérité de la lumière dans le vide c = 3. 108m/s

2)  Unités de masse et d’énergie

L’unité de masse atomique : uUnité d’énergie : eV
1u ≈ 1,6× 10−27kg1MeV = 106eV = 1,6.10-13 J

Remarque :  On utilise souvent : 1u = 931.5 Mev.c-2

ii.Energie de liaison du noyau

1)  Défaut de masse du noyau Δm

Le défaut de masse Δm d’un noyau AZX est la différence entre la somme des masses de ses nucléons pris séparément et la masse du noyau :

Δm = Zmp + (A − Z)mn − m(AZX)

2)  Énergie de liaison d’un noyau El

L’énergie de liaison El d’un noyau est l’énergie que le milieu extérieur doit fournir à un noyau AZX pour le dissocier en nucléons séparés :

El = Δm. c2 = [Zmp + (A − Z)mn − m(AZX)]. c2

3)  Energie de liaison par nucléon ξ

L’énergie de liaison par nucléon ξ est donnée par :

ξ = ElAavec

El : énergie de liaison
A : nombre de nucléons

  • Un noyau est d’autant plus stable que son énergie de liaison par nucléon est grande

iii.Réaction nucléaire

1)  La fusion nucléaire

La fusion est une réaction nucléaire au cours de laquelle deux noyaux légers s’unissent pour former un noyau lourd. (Exemple :31H  + 21H → 42He + 10n)

2)  La fission nucléaire

La fission est une réaction nucléaire au cours de laquelle un neutron lent (neutron thermique) brise un noyau lourd pour former deux noyaux plus légers. (Exemple  10n + 23592U → 9438Sr + 10454Xe + 2. 10n )

3)  Energie d’une réaction nucléaire

L’énergie de la transformation nucléaire est donnée par la relation suivante :

ΔE = Δm.c2 = [ Σ m(produits) − Σ m(réactifs) ] c2

iv.Stabilité des noyaux et courbe d’Aston

  • La courbe d’Aston représente −ElA  en fonction de A, permet de comparer la stabilité des noyaux atomiques est de prévoir la nature de réaction nucléaire qui peut se produire.
  • La partie jaune de la courbe d’Aston ci-contre contient les noyaux stables
−El/A en MeV par nucléon A
COURS  2BAC PC
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