Conservation de l nergie
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Conservation de l’énergie. Thème 3 – Chapitre 7. III - Énergie nucléaire. III - Énergie nucléaire. Source : Wikipédia - http://fr.wikipedia.org/wiki/Centrale_nucl%C3%A9aire consulté le 16/03/2014. III - Énergie nucléaire. Réaction nuclé aire . nucléus = noyau.

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- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
Conservation de l nergie

Conservation de l’énergie

Thème 3 – Chapitre 7



III - Énergie nucléaire

Source : Wikipédia - http://fr.wikipedia.org/wiki/Centrale_nucl%C3%A9aire consulté le 16/03/2014


III - Énergie nucléaire

Réaction nucléaire

nucléus = noyau



Exemple de réaction nucléaire spontanée

14N

14C

7

6

0e

Datation de matière organique dont le carbone n’est plus recyclé depuis moins de 50 000 ans

-1

Source : http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mummy_Louvre.jpg consulté le 16/03/2014


Exemple de réaction nucléaire spontanée

Quelles grandeurs sont conservées au cours de cette réaction ?


III - Énergie nucléaire

Source : Wikipédia - http://fr.wikipedia.org/wiki/Centrale_nucl%C3%A9aire consulté le 16/03/2014


Source : Areva

http://www.areva.com/FR/activites-807/la-fabrication-des-assemblages-de-combustible.html

Consulté le 16/03/2014


1n

1n

1n

0

0

0

94Sr

140Xe

235U

38

54

92


Quelles grandeurs sont conservées au cours de cette réaction nucléaire de fission ?

1n

1n

1n

0

0

0

94Sr

140Xe

235U

38

54

92


III - Énergie nucléaire réaction nucléaire de fission ?


1 réaction nucléaire de fission ?p

2H

1p

0e

1

1

1

1


1 réaction nucléaire de fission ?p

2H

1p

0e

1

1

1

1


Chaîne proton – proton de la nucléosynthèse stellaire (un peu simplifiée)

qui domine pour des étoiles comme le soleil ou de masse plus petite


III - Énergie nucléaire (un peu simplifiée)

III-1- Définitions

Réaction nucléaire : transformation d’un ou plusieurs noyaux d’atomes

2 catégories de réactions : - spontanées

2 catégories de réactions : - provoquées (apport d’énergie de l’extérieur)

  • 2 types de réactions provoquées :

    • fission : noyau se brise en deux

    • fusion : deux noyaux légers fusionnent

III-2- Équation de réaction

Pour écrire une équation de réaction nucléaire :

- conservation du nombre de nucléons

- conservation de la charge électrique



Apport d’énergie E pour séparer les Z protons et les A-Z neutrons du noyau

Noyau

Masse du noyau : m( )

AX

AX

Z

Z


Apport d’énergie E pour séparer les Z protons et les A-Z neutrons du noyau

Noyau

Masse totale des nucléons séparés

Masse du noyau : m( )

AX

AX

Z

Z


Apport d’énergie E pour séparer les Z protons et les A-Z neutrons du noyau

Noyau

Masse totale des nucléons séparés

Masse totale : m = Z m(p) + (A-Z) × m(n)

Masse du noyau : m( )

AX

AX

Z

Z


Apport d’énergie E pour séparer les Z protons et les A-Z neutrons du noyau

Noyau

Masse totale des nucléons séparés

<

Masse totale : m = Z m(p) + (A-Z) × m(n)

Masse du noyau : m( )

AX

AX

La formation d’un noyau s’accompagne d’un défaut de masse correspondant à l’énergie de liaison du noyau.

Z

Z

Énergie libérée lors de la formation du noyau = à l’énergie de liaison du noyau

(Z m(p) + (A-Z) × m(n))c² = m( )c² + E

AX

Z

Énergie de masse des nucléons séparés

Énergie de masse du noyau formé



Comment récupère-t-on de l’énergie nucléaire ? neutrons du noyau

Idée : Former des noyaux dont l’énergie de liaison par nucléon est plus importante pour « perdre de la masse »

Noyau

Noyau

Noyau

AX

AX

X1

X2

Z

Z

m( )c2 > m (X1)c2 + m(X2)c2

La perte de masse fois la vitesse de la lumière au carré va correspondre à l’énergie libérée.

Elibérée = (mavant – maprès) c2


III-3- Énergie de masse neutrons du noyau

À toute masse m on peut associer une énergie de masse : E = mc2

où c est la vitesse de la lumière.

L’énergie libérée lors d’une réaction nucléaire est égale à l’énergie de masse perdue par le système

Elibérée = (mavant – maprès) c2

J

kg

kg

m/s

mavant : masse totale des noyaux et particules avant réaction nucléaire

maprès : ’’ ’’ après réaction nucléaire.


Exemple neutrons du noyaud’un type de fission de l’Uranium

1n

1n

1n

0

0

0

94Sr

139Xe

235U

38

54

92

1,00 eV = 1,60 × 10-19 J

Elibérée = (mavant – maprès) c2

Elibérée = [m (235U)+ m (n) – (m (94Sr)+ m (140Xe)+ 2 m(n))] c2

Elibérée = [m (235U) – m (94Sr) - m (140Xe) - m(n)] c2

Elibérée = [390,220 – 232,298 - 155,917 – 1,675] × 10-27 × (3,00 × 108)2

Elibérée = 2,97 × 10-11 J

Elibérée = 1,86 × 108 eV = 186 MeV


La fission d’1 noyau d’uranium libère une énergie plus d’un million de fois plus importante que la combustion d’1 molécule d’alcane.


Source : d’un million de fois plus importante que la combustion d’1 molécule d’alcane. Wikipédia - http://fr.wikipedia.org/wiki/Centrale_nucl%C3%A9aire consulté le 16/03/2014


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