bonjours,
si j'ai bien compris, E=MC² dirait que l'on peut savoir l'énergie que peut libérer un objet en multipluiant sa masse par le carré de la vitesse de la lumière. Or lorsque l'on créer de l'énergie nucléaire on se sert souvent des même matière ( hydrogène,plutonium,uranium,.. .)
je pense donc que il pourait y avoir différents facteur qui pourait augmenté l'énergie libérer et si j'ai bien compris j'aimerais savoir lesquel.
Merci de vos réponse
je ne vais pas répondre à la question, mais déjà donner des précision sur E=mc² et comment elle permet de récuperer de l'énergie.
E=mc² donne l'énergie d'un corps au repos et en dehors de tout champs de force. En effet, si le corps est en mouvement, ou soumis à des forces, il y a des termes d'énergie cinétique et potentielle a ajouter.
D'un autre coté, mc² peut contenir de l'énergie cinétique et potentielle, celles des particules constituant l'objet considéré. La masse de l'objet ne se limite pas à la somme des masses des particules qui le constitue, elle contient aussi les interactions et les mouvement de ces particules, de sorte que, si on arrive à extraire une partie de ces énergies cinétiques et potentielles, la masse de l'objet diminue. Si on extrait E, la masse diminuera de mc².
C'est ce qui se passe lors d'une réaction nucléaire. On a un noyau d'uranium et un neutron (par exemple) qui réagissent en donnant plusieurs noyaux plus légers et plusieurs neutrons. La somme des masses des noyaux et neutrons ainsi créés est inférieure à la masse du noyau d'uranium + le neutron initiaux : une partie des énergies cinétiques et potentielles des particules constituant le noyau d'uranium a été extraite.
Il se passe la même chose, mais on le néglige toujours car cela n'est pas mesurable, lors des réactions chimiques. Les produits d'une réaction exergonique (qui libère de l'énergie, comme une combustion) ont une masse très légèrement inférieure à celle des réactifs.
On ne peut par contre pas extraire l'énergie de masse des particules élémentaire de cette façon. La seule manière est de faire réagir une particule (un électron par exemple) avec son antiparticule (un positron dans le cas de l'électron). On récupérera ainsi toute l'énergie de masse des deux particules (2mec²). Le problème, c'est que l'antimatière ça ne court pas les rues et qu'il faut la fabriquer, sa fabrication coutant beaucoup d'énergie.
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
donc l'énergie nucléaire peut fonctioner avec nimporte quelle matière ???Envoyé par mach3
En théorie oui, mais en pratique, c'est plus compliqué avec d'autres atomes.
Les atomes lourds sont moins stables que les atomes légers, ils sont donc plus facile à casser. De plus, pour amorcer une réaction nucléaire on utilise une réaction en chaine, c'est à dire que ce sont les neutrons éjectés par les premiers atomes cassés qui vont casser les autres. Et ça, ça ne marche pas avec tous les atomes.
ah ok merci. Mais quand on multiplie une masse par le carré de la vitesse de la lumière et que c'est de l'uranium on rajoute quelque chose pour obtenir son énergie ou sa masse est tout simplement très grande ???
C'est pas comme ça que ça se passe.
Tous les noyaux sont formé d'élements, neutron et proton, plus ou moins fortement liés.
Un noyaux fortement lié, c'est un noyau qui a moins d'énergie que les autres. Quand deux noyau moins liés se transforment pour former des noyaux plus lié, il y a émission d'énergie correspondant à cet écart.
La carte des énergie de liaison en fonction du nombre de nucléons et comme ça :
Comme tu peux le voir, c'est une pente d'abord très raide par la gauche, qui tend vers une vallée assez douce et qui remonte ensuite doucement vers la droite.
La forte pente à gauche, c'est la pente de la fusion. Deux noyaux léger formant un noyau plus lourd font progresser vers la droite, vers la "vallée de 60" où l'énergie de liaison est minimale. Comme la pente est raide et vient de haut, le dégagement d'énergie est maximal (et à bien noter : il s'agit d'une échelle logarithmique des énergie, une graduation correspond à une multiplication par 10 de la valeur des énergies). Et à droite c'est la pente de la fission : chaque noyau individuel si on le fractionne donne deux ou plus fragment plus stable, plus proche des 60 en moyenne. L'énergie dégagée est moins grande, mais cette voie est plus facile d'accès pour l'homme car la fission nécessite de lutter contre la répulsion électrique des noyaux, tous chargés positivement. On peut donc fissionner à froid et à des densité modérée, tandis que la fusion demande l'atteinte de très haute température.
a+
Parcours Etranges
mais alors que vient faire carré de la vitesse de la lumière dans cette formule ???
C'est juste le facteur de conversion entre le différentiel de masse et l'énergie. Car un état possédant une moindre énergie (les état fortement lié) pèsent également moins lourd. Le différentiel de masse est égale à
Si tu travaille directement avec les énergie de liaison, tu n'en as pas besoin du facteur c2.
a+
Parcours Etranges
donc c'est juste ce que j'ai marquer en premier
Oui, mais on est bien d'accord que c'est un défaut de masse entre état initial et état final que tu récupères, pas la masse toute entière.
La réaction la plus énergétique, la fusion de l'hydrogène en hélium-4 a un rendement de 0,7% .
a+
Parcours Etranges
daccord mais pour calculer les nombre de joules avec de l'uranium c'est le même procéder que pour une masse normal
quelqun peut me répondre ???
Oui, car ce qui compte, c'est l'énergie de liaison par nucléon (noté EL/A sur le graphique).
Parcours Etranges
fusion, pas fission, pour ceux qui n'avaient pas rectifié d'eux-mêmes.
Cordialement,
PS :
Figure toi que c'est bien à toi que j'ai pensé en cherchant la courbe dans le bon sens.PS :
Et tu as archi-raison, cela facilite énormément l'explication des phénomènes.
a+
Parcours Etranges
Ah...
A la relecture, grosse sottise de ma part. L'échelle est linéaire : c'est des MeV/nucléons tout bête.
On voit que de l'hydrogène a l'hélium on gagne 7 MeV sur 9 à gagner au total. Le passage de 1 à 4 nucléons ne laisse que des miettes pour aller jusqu'à 60.
a+
Parcours Etranges
c'est quoi des nucléon ???
et c'est quoi l'énergie de liaison ????
C'est l'énergie qu'il faut apporter à un assemblage de particules pour le séparer en ces particules, pour obtenir un état où les particules sont très éloignées les unes des autres.
Un cas simple pour les noyau est la séparation du deutéron en un proton et un neutron séparés à l'infini l'un de l'autre.
En chimie, cela correspond à l'énergie d'ionisation, par exemple pour l'atome d'hydrogène l'énergie qu'il faut fournir pour séparer à l'infini le proton et l'électron.
Cordialement,
ah ok mais je ne comprend toujours pas bien pourquoi utilisé de l'uranium pour la fisssion nucléair car si j'ai bien compris sa marche aussi avec d'autre atome
c'est surement parce que c'est l'un des atomes (p-t meme l'atome) le plus simple à fissionner, qu'on connait bien les techniques à mettre en oeuvre depuis plus d'un demi siècle, etc. Mettre au point la fission contrôlée et auto-entretenue (les produits d'une fission amorcent la fission d'autres noyaux, c'est une réaction en chaine) d'un autre atome, c'est des années de recherche et développement (c'est beaucoup plus facile d'en faire une bombe -fission non controlée- même si ça reste pas évident).ah ok mais je ne comprend toujours pas bien pourquoi utilisé de l'uranium pour la fisssion nucléair car si j'ai bien compris sa marche aussi avec d'autre atome
On a même abandonné pour le plutonium (superphenix), trop dangereux, trop compliquer à refroidir (sodium liquide). J'ai entendu parler de fission du thorium, je ne sais guère ou ça en est.
m@ch3
Never feed the troll after midnight!
Si on ne se basait que sur l'énergie de liaison, oui.
Mais c'est plus compliqué que cela.
C'est un peu comme faire descendre d'une montagne un rocher qui est au fond d'un lac lui-même en haut d'une montagne. Certes la différence d'énergie entre le rocher au fond du lac et le rocher en bas de la montagne est favorable à ce qu'il "descende" tout seul. Mais on voit bien que ce n'est pas le cas : il faut soit monter le rocher puis le faire descendre, soit casser la montagne! Même si le bilan total est favorable, il aura fallut donner de l'énergie pendant un petit temps.
Pour la fission, cette énergie est fournie par l'apport d'un neutron, et seuls certains nucléides lourds (trois seulement en pratique) sont "dans un lac suffisamment peu profond" (et de la structure adaptée) pour qu'on peut "le sortir" avec un neutron (ce sont U233, U235 et Pu239).
Ce n'est pas très loin de la même idée que le charbon ou le papier brûle dans l'air, mais pas par simple juxtaposition : il faut une flamme (une allumette) pour démarrer la réaction. C'est vrai pour l'aluminium aussi par exemple, mais il faut une "allumette" bien plus énergétique.
Disons que pour la fission nucléaire, l'uranium 235 c'est comme le papier, ça "se démarre" assez facilement, et les autres nucléides lourds c'est plutôt comme l'alu : il y a peut-être moyen de les fissionner, mais faut une allumette bien plus grosse, techniquement hors de portée.
Cordialement,
Sauf erreur le Thorium (232) n'est pas un nucléide fissible, mais un nucléide fertile, comme U238. Sous un bombardement de neutrons, un Th232 peut muter en un U233, qui lui est un nucléide fissible.
Cordialement,
J'aime la formulation
a+
Parcours Etranges
je comprend pas bien à quoi sert le shéma ???C'est pas comme ça que ça se passe.
Tous les noyaux sont formé d'élements, neutron et proton, plus ou moins fortement liés.
Un noyaux fortement lié, c'est un noyau qui a moins d'énergie que les autres. Quand deux noyau moins liés se transforment pour former des noyaux plus lié, il y a émission d'énergie correspondant à cet écart.
La carte des énergie de liaison en fonction du nombre de nucléons et comme ça :
Comme tu peux le voir, c'est une pente d'abord très raide par la gauche, qui tend vers une vallée assez douce et qui remonte ensuite doucement vers la droite.
La forte pente à gauche, c'est la pente de la fusion. Deux noyaux léger formant un noyau plus lourd font progresser vers la droite, vers la "vallée de 60" où l'énergie de liaison est minimale. Comme la pente est raide et vient de haut, le dégagement d'énergie est maximal (et à bien noter : il s'agit d'une échelle logarithmique des énergie, une graduation correspond à une multiplication par 10 de la valeur des énergies). Et à droite c'est la pente de la fission : chaque noyau individuel si on le fractionne donne deux ou plus fragment plus stable, plus proche des 60 en moyenne. L'énergie dégagée est moins grande, mais cette voie est plus facile d'accès pour l'homme car la fission nécessite de lutter contre la répulsion électrique des noyaux, tous chargés positivement. On peut donc fissionner à froid et à des densité modérée, tandis que la fusion demande l'atteinte de très haute température.
a+
A te montrer quelle est l'énergie que l'on gagne en formant des noyaux plus stable.
Sinon, tu as compris en gros l'explication ?
a+
Parcours Etranges
Moi oui ... je crois ...
Sauf que, il me semblait avoir compris (quand j'étais sensé apprendre ce genre de choses, il y a déjà longtemps) que le noyau d'uranium ou de plutonium n'était pas "cassé" par le neutron mais plutôt rendu instable par l'absortion d'un neutron "en trop". Raison pour laquelle il était néccessaire de les ralentir (les neutrons), pour "laisser le temps" au noyau d'en absorber un (je mets entre guillemets les notions physiques que je tente de traduire dans mon langage intuitif).
Pour reprendre l'image du lac sur la montagne, ce neutron est la goutte d'eau qui amène le lac dans son ensemble à un poids où il entraîne l'affaissement du sol en dessous de lui, ce qui entraîne un tremblement de terre et la formation de deux lacs plus petits ...
On comprend bien qu'il faille des lacs très particuliers, juste au bord de la rupture, pour que le phénomène se produise.
Ca a un sens ce que je dis ??
Cordialement.
Oui, c'est pas mal. On peut employer encore une autres image. Il y a un grand lac en altitude de volume ~ 120 (U235) et deux petit lac vides en contrebas (l'un de ~ 90 et l'autre ~30).
Le neutron en arrivant a une énergie cinétique qu'on peut considérer nulle à l'infini. Par contre, en se liant, il perd beaucoup d'énergie (=il tombe de haut et fait un énorme plouf dans le lac). Cette énergie est restituée au reste du noyau qui acquiert un état excité. On peut considérer l'état excité comme une houle très puissante parcourant la surface du lac, donnant naissance à une tempête assez longue (105 fois le temps de traversée du noyau par le neutron). La vague de houle "explore" ce qui est à sa portée et finit par trouver une solution qui fait passer toute l'eau du lac par dessus la rive. L'eau qui s'écoule est alors piégée un temps par les deux petits lacs dont la surface est assez houleuse également (ie les fragments sont en général radioactifs) et expulse de petites vague de temps à autre (noyaux alpha).
a+
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un peu mais en bas mais je n'arrive pas à voir sur la courbe d'aston ou on peut voir l'énergie libéré avec la fusion et la fission
Tu calcule la différence entre deux niveaux (en MeV/nucléons) sur l'axe des ordonnées.
Comme ça :
Tu vois ainsi que si tu as une certaine masse de deutérium (2H) et que tu la fusionnes pour former de l'4He, cela libère bien plus d'énergie que lorsque tu passes de 4He à 56Fe.
C'est plus clair ?
a+
Dernière modification par Gilgamesh ; 30/05/2009 à 12h28.
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