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Noyaux, masse et énergie — Physique-Chimie 2ème Bac

  • Physique-Chimie
  • Sciences Mathématiques A et B

Défaut de masse et énergie de liaison, stabilité des noyaux et courbe d’Aston, fission et fusion, bilan de masse et d’énergie d’une réaction nucléaire, avec des exercices corrigés sur le fer 56, le fluor 18, le polonium 210 et le radon 222.

  • 3leçons vidéo
  • 5exercices corrigés
  • 58questions de quiz
  • 2 h 59de vidéo
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Noyaux, masse et énergie — couverture du chapitre sur Kresco

Khtwa b khtwa.

Au programme

Chaque leçon est une vidéo courte avec son résumé, ses points de contrôle et son quiz.

Le cours3 leçons

  1. Énergie de liaison et stabilité nucléaire

    28 min

    Cours sur l’équivalence masse-énergie, les unités nucléaires, le défaut de masse, l’énergie de liaison et la stabilité des noyaux.

  2. Courbe d’Aston, fission et fusion

    43 min

    Le cours présente la courbe d’Aston, distingue fusion et fission, étudie une fission de l’uranium-235 et une fusion deutérium-tritium, puis calcule les énergies libérées.

  3. Bilan de masse et d’énergie nucléaire

    14 min

    Le cours présente deux méthodes pour calculer le bilan énergétique d’une réaction nucléaire, l’interprétation du signe de ΔE, le calcul de l’énergie libérée pour un ou plusieurs noyaux, puis la lecture d’un diagramme énergétique.

Exercices corrigés en vidéo5

  • Exercice 1

    Énergie de liaison et stabilité

    Calcul du défaut de masse, de l’énergie de liaison et de l’énergie de liaison par nucléon pour plusieurs noyaux, puis classement de leur stabilité.

    18 min
  • Exercice 2

    Fer 56, oxygène 16 et stabilité

    Lecture de la courbe d’Aston, calcul des énergies de liaison du fer et de l’oxygène, puis identification des domaines de fusion, stabilité et fission.

    7 min
  • Exercice 3

    Radioactivité du fluor 18

    Étude de la désintégration du fluor 18, de l’énergie de liaison, du défaut de masse, de la demi-vie et de l’activité initiale.

    18 min
  • Exercice 4

    Désintégration du polonium 210

    Étude de la composition du noyau de polonium 210, de sa désintégration, de l’énergie de liaison, du défaut de masse et de l’énergie libérée pour une masse de polonium.

    24 min
  • Exercice 5

    Désintégration du radon 222

    Étude de la composition, de la désintégration, de la demi-vie, de l’activité et de l’énergie libérée par un échantillon de radon 222.

    27 min

L-mouhim f l-mouhim.

L’essentiel du cours

Les définitions, repères et formules des premières leçons, tirés des fiches du chapitre.

Équivalence masse-énergie
E0=m0 c2E_0=m_0\,c^2mm en kg, c=3×108 m⋅s−1c=3\times10^8\ \mathrm{m\cdot s^{-1}} : EE en J
Variation de masse
ΔE=Δm c2\Delta E=\Delta m\,c^2Δm=m2−m1\Delta m=m_2-m_1
Unités
1 u=931,5 MeV/c21\ \mathrm{u}=931{,}5\ \mathrm{MeV}/c^21 u=1,66×10−27 kg1\ \mathrm{u}=1{,}66\times10^{-27}\ \mathrm{kg} ; 1 MeV=1,6×10−13 J1\ \mathrm{MeV}=1{,}6\times10^{-13}\ \mathrm{J}
Énergie de liaison
El=Δm c2E_l=\Delta m\,c^2 ; ε=ElA\varepsilon=\dfrac{E_l}{A}Δm=Z mp+N mn−m(X)>0\Delta m=Z\,m_p+N\,m_n-m(X)>0
Courbe d'Aston
−El/A-E_l/A en fonction de AAMeV par nucléon ; comparer la stabilité des noyaux
Zone I : A<40
noyaux légers : fusionils s'unissent pour devenir plus stables
Zone II : 40<A<190
noyaux stablesle plus stable : 56Fe^{56}\mathrm{Fe} (≈ 8,8 MeV/nucléon)
Zone III : A>190
noyaux lourds : fissionils se cassent en deux noyaux plus légers
Définition

Relation d'Einstein

Un système de masse au repos m0m_0 possède une énergie de masse E0=m0c2E_0=m_0c^2. Elle s'exprime en joules si m0m_0 est en kilogrammes et cc en m⋅s−1\mathrm{m\cdot s^{-1}} ; c=3×108 m⋅s−1c=3\times10^8\ \mathrm{m\cdot s^{-1}} est la célérité de la lumière dans le vide.

Définition

Défaut de masse

Δm=Z mp+N mn−m(X)\Delta m=Z\,m_p+N\,m_n-m(X) : la différence entre la somme des masses des nucléons séparés et la masse du noyau. Il est toujours positif : prends la plus grande masse moins la plus petite.

Définition

Énergie de liaison

ElE_l est l'énergie qu'il faut fournir au noyau pour le dissocier en nucléons séparés (c'est l'énergie équivalente au défaut de masse) : El=Δm c2E_l=\Delta m\,c^2.

Définition

Énergie de liaison par nucléon et stabilité

ε=ElA\varepsilon=\dfrac{E_l}{A}, en MeV par nucléon, car l'énergie est répartie sur les AA nucléons. Plus ε\varepsilon est grande, plus le noyau est stable : si ε(X1)>ε(X2)\varepsilon(X_1)>\varepsilon(X_2), alors X1X_1 est plus stable que X2X_2.

Définition

La courbe d'Aston

La courbe d'Aston représente −ElA-\dfrac{E_l}{A} en fonction de AA (MeV par nucléon). Elle permet de comparer la stabilité de différents noyaux : plus El/AE_l/A est grande (ordonnée plus basse), plus le noyau est stable. Elle définit trois zones, I, II et III.

formules du chapitre

Les quatre réponses

  • (1) Masse des nucléons séparésZ mp+N mn=2×1,00728+2×1,00866=4,03188 uZ\,m_p+N\,m_n=2\times1{,}00728+2\times1{,}00866=4{,}03188\ \mathrm{u}
  • (2) Défaut de masseΔm=4,03188−4,00150=0,03038 u\Delta m=4{,}03188-4{,}00150=0{,}03038\ \mathrm{u}
  • (3) Énergie de liaisonEl=Δm c2=0,03038×931,5≈28,30 MeVE_l=\Delta m\,c^2=0{,}03038\times931{,}5\approx28{,}30\ \mathrm{MeV}
  • (4) Énergie de liaison par nucléonε=ElA=28,29874≈7,07 MeV/nucleˊon\varepsilon=\dfrac{E_l}{A}=\dfrac{28{,}2987}{4}\approx7{,}07\ \mathrm{MeV/nucl\acute{e}on}

Jarreb rassek.

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2 questions parmi les 58 du chapitre. Réponds, la correction s’affiche.

  1. Question 1 sur 2

    Plusieurs réponses sont correctes. Sélectionne toutes les affirmations compatibles avec les définitions et les calculs vérifiés du cours.

  2. Question 2 sur 2

    Sélectionne toutes les affirmations correctes. Plusieurs réponses sont attendues.

Kmmel tri9ek.

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