Reactions Nucleaires
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Noyaux, masse et énergieI Equivalence masse-énergie :
1) La relation d’Einstein : énergie de masse (4) :
Pour Einstein en 1905, un système au repos possède une énergie due à sa masse, appelée énergie de masse. Elle est définie par :
E = m×c²
E : énergie de masse (J) m : masse (kg) c : vitesse de la lumière dans le vide (m.s-1) c = 3.0*108 m.s-1
Remarque : Une conséquence importante de cette relation est que quand la masse d’un système va varier, alors son énergie va varier. Ainsi on a : E = m´ c²
Donc si la masse d’un système diminue, son énergie diminue et ce système fournie ainsi de l’énergie au milieu extérieur.
2) Les unités en physique nucléaire
- Dans le système international d'unités la masse s'exprime en kilogramme (kg) et l'énergie s'exprime en joule (J). Dans le domaine de la physique nucléaire, on s’intéresse davantage à une particule plutôt qu’à un ensemble comme une mole de particule.
Ainsi si nous calculons l’énergie de masse d’un électron :
E e- = m e- ×c² = 9.31*10-31*3.0*108 = 8.4*10-14 J
Nous trouvons une valeur très petite. Nous utiliserons donc une unité d’énergie plus adaptée à l’échelle microscopique appelé l’électronvolt (eV) : 1eV = 1.6*10-19 J
On trouve alors pour l’énergie de masse d’un électron : E e- =8.4*10-14 /1.6*10-19 = 5,2 105 eV
On préfèrera utiliser les multiples de l’électron-volt : Ee- = 0.52 MeV
Remarque: 1 keV = 103 eV, 1 MeV = 106 eV,1 GeV = 109 eV
- En physique nucléaire, on utilise généralement une autre unité de masse, appelée unité de masse atomique. Elle est définie par : 1 u = 1.66054*10-27 kg. Elle correspond à 1/12 ème de la masse de l’atome de carbone 12.
3) Défaut de masse d’un noyau et énergie de liaison :
a. Défaut de masse :
En mesurant la masse des noyaux au repos et celles des nucléons, les scientifiques se sont aperçu que la masse d’un noyau est toujours inférieure à la somme des masses des nucléons qui le compose.
Cette différence de masse est appelée défaut de masse ( m ) et se calcule comme suit :