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Conservation de l’énergie

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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Presentation Transcript

  1. Conservation de l’énergie Thème 3 – Chapitre 7

  2. III - Énergie nucléaire

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

  4. III - Énergie nucléaire Réaction nucléaire nucléus = noyau

  5. Exemple de réaction nucléaire spontanée 14N 14C 7 6 0e -1

  6. 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

  7. Exemple de réaction nucléaire spontanée Quelles grandeurs sont conservées au cours de cette réaction ?

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

  9. Source : Areva http://www.areva.com/FR/activites-807/la-fabrication-des-assemblages-de-combustible.html Consulté le 16/03/2014

  10. 1n 1n 1n 0 0 0 94Sr 140Xe 235U 38 54 92

  11. Quelles grandeurs sont conservées au cours de cette réaction nucléaire de fission ? 1n 1n 1n 0 0 0 94Sr 140Xe 235U 38 54 92

  12. III - Énergie nucléaire

  13. 1p 2H 1p 0e 1 1 1 1 

  14. 1p 2H 1p 0e 1 1 1 1 

  15. Chaîne proton – proton de la nucléosynthèse stellaire (un peu simplifiée) qui domine pour des étoiles comme le soleil ou de masse plus petite

  16. III - Énergie nucléaire 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

  17. Pourquoi une réaction nucléaire libère de l’énergie ?

  18. 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

  19. 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

  20. 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

  21. 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

  22. Comment récupère-t-on de l’énergie nucléaire ? Noyau AX Z

  23. Comment récupère-t-on de l’énergie nucléaire ? 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

  24. III-3- Énergie de masse 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.

  25. Exemple d’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

  26. 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.

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

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