Les étoiles et leur composition

[invite895df6a2]

Bonjour à tous. j'avais demandé il a quelques temps quelques conseil quand au choix du sujet de mon TPE, c'est à dire l'evolution des etoiles.
Vous m'avez dirigés vers de nombreux sites qui expliquaient assez bien la chose, même si il reste encore quelques points flous dans ma tête!

je voulais donc en connaitre un peu plus sur la composition chimique du soleil ainsi que sur les différentes réactions s'y produisant. (fusion nucléaire,...)

D'après ce que j'ai compris le noyau du soleil serait composé en grande partie d'Helium, la quantité de ce dernier augmentant avec la fusion des noyaux de 2 hydrogènes ayant lieu avec la température assez élevée du soleil a cet endroit.
Les autres zones, donc plus à l'extérieures seraient constituées principalement de H et aussi d'autres atomes plus lourds comme le Fe, Mg, Na,... (dites moi si je me trompe jusque là!!)
Ce que j'ai moin bien compris est qu'il pourrait y avoir certaines molécules comme O2, H2O dans le soleil (en quantité très infimes), malgrés la forte chaleur. Ce que je voudrais savoir est quand est ce que de telles molécules pourrait se former et pour combien de temps?? (
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[DonPanic]

Salut
http://www.cea.fr/fr/pedagogie/astro...ue/soleil.html
Une partie des éléments autres que l'hélium sont "natifs" dans la mesure où le Soleil est une étoile de "2ème génération" issue d'un nuage d'hydrogène enrichi en éléments par l'explosion d'une supernova.

Ce que j'ai moin bien compris est qu'il pourrait y avoir certaines molécules comme O2, H2O dans le soleil (en quantité très infimes), malgrés la forte chaleur. Ce que je voudrais savoir est quand est ce que de telles molécules pourrait se former et pour combien de temps?

Non, pas "malgré la forte chaleur", ces éléments nécessitent une chaleur encore plus forte pour leur synthèse.

[invite895df6a2]

Non, pas "malgré la forte chaleur", ces éléments nécessitent une chaleur encore plus forte pour leur synthèse.

D'accord.... donc il se pourrait que ces molecules soit formés avec une chaleur très importante..., c'est à dire une chaleur de lordre de 15000 K ou plutot vers 6000K ? et que faut-il pour dissocier de tels molécules?

[invité576543]

Ce que j'ai moin bien compris est qu'il pourrait y avoir certaines molécules comme O2, H2O dans le soleil (en quantité très infimes), malgrés la forte chaleur. Ce que je voudrais savoir est quand est ce que de telles molécules pourrait se former et pour combien de temps?

Bonsoir,

Si par "dans le Soleil" tu entends à l'intérieur de la partie que l'on voit, il n'y a certainement pas de molécules! Les chocs thermiques sont trop élevés pour qu'une molécule y résiste, elle partirait en morceaux au premier choc! En fait l'intérieur du Soleil est un plasma, les atomes mêmes sont ionisés: les électrons périphériques sont éjectés par les chocs.

Cordialement,

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite895df6a2]

Merci de vos réponses!!

MMy, d'après ce que tu mes dis, serait-il possible que de tels molécules soit formées lors des éruptions solaires a la surface??

[invité576543]

que faut-il pour dissocier de tels molécules?

C'est dans l'autre sens, la dissociation de l'eau commence vers 1300 K ou quelque chose comme ça (à vérifier, petite recherche sur la toile par exemple).

Cordialement,

[invité576543]

Merci de vos réponses!!

MMy, d'après ce que tu mes dis, serait-il possible que de tels molécules soit formées lors des éruptions solaires a la surface??

Je n'ai pas de source, mais on peut imaginer que dans du gaz éjecté du Soleil lors d'éruptions, il se forme, lors du refroidissement de ce gaz, des molécules.

Cordialement,

[Gilgamesh]

D'après ce que j'ai compris le noyau du soleil serait composé en grande partie d'Helium, la quantité de ce dernier augmentant avec la fusion des noyaux de 2 hydrogènes ayant lieu avec la température assez élevée du soleil a cet endroit.

L'He est plus dense, a température égale, que l'H. Il "coule" donc au centre et sous l'effet de sa masse se contracte, ce qui le réchauffe (cela libère de l'énergie gravitationnel). La coquille d'H situé autours est donc comme sur une plaque chauffante dont la température augmente avec l'âge de l'étoile. Or le rythme des réaction proton-proton est très sensible à la température. Donc bien que le noyau He soit thermonucléairement inerte, il est a l'origine d'une montée en température constante du coeur de l'étoile, donc de la libération d'énergie globale.

Les autres zones, donc plus à l'extérieures seraient constituées principalement de H et aussi d'autres atomes plus lourds comme le Fe, Mg, Na,... (dites moi si je me trompe jusque là!!)

Comme signalé ce sont des éléments natifs, les Soleil n'en produit pas.

Pour ce qui est de la présence de molécule, si je calcule que l'énergie moyenne des choc thermique est de kT (k cte de Boltzmann et T la température en K) a 6000 K je trouve une Ec de 0,5 eV. Or l'énergie de liaison de l'eau de 450 kJ par mole, ce qui fait 4,7 eV par molécule.

Je ne voudrait pas raconter de sottise mais du coup trouve plausible qu'il puisse en subsiter dans la photosphère.

a+

[invité576543]

Pour ce qui est de la présence de molécule, si je calcule que l'énergie moyenne des choc thermique est de kT (k cte de Boltzmann et T la température en K) a 6000 K je trouve une Ec de 0,5 eV. Or l'énergie de liaison de l'eau de 450 kJ par mole, ce qui fait 4,7 eV par molécule.

Je ne voudrait pas raconter de sottise mais du coup trouve plausible qu'il puisse en subsiter dans la photosphère.

a+

Bonsoir,

Ca se tient. J'ai trouvé sur un site "l'enthalpie de dissociation de l’eau est de 285kJ/mole", mais enthalpie et énergie, c'est pas pareil! Et l'ordre de grandeur est le même.

Mais je ne comprends plus les valeurs de température proposées pour les réacteurs nucléaire de 4ème génération pour produire de l'hydrogène par dissociation de l'eau. Avec ces chiffres et une température de 1500 K, le rendement devrait être très faible?

Cordialement,

[DonPanic]

Salut

Mais je ne comprends plus les valeurs de température proposées pour les réacteurs nucléaire de 4ème génération pour produire de l'hydrogène par dissociation de l'eau. Avec ces chiffres et une température de 1500 K, le rendement devrait être très faible?

Les 1500K servent à chauffer de l'eau pour produire de l'électricité avec une chaudière à vapeur et une turbine avec laquelle on va produire de l'électricité puis de l'hydrogène par électrolyse.
Il n'est pas nécessaire d'avoir 1500K pour électrolyser de l'eau.
Une pile suffit pour en électrolyser un peu d'eau et obtenir de l'hydrogène.

[invite895df6a2]

d'accord pour le principe de "stabilité des molécules". Mais quand à leur synthetisation dans le soleil, si on tient compte de la présence d'atomes O en natif, est ce que l'energie solaire est suffisante à un synthetisation de O2 ?

[DonPanic]

O est synthétisé à très haute témpératurepar ce que c'est un ELEMENT. O2 est une molécule formée par l'association de 2 atômes de O, qui au contraire relâche de l'énergie.

[invité576543]

Salut

Les 1500K servent à chauffer de l'eau pour produire de l'électricité avec une chaudière à vapeur et une turbine avec laquelle on va produire de l'électricité puis de l'hydrogène par électrolyse.
Il n'est pas nécessaire d'avoir 1500K pour électrolyser de l'eau.
Une pile suffit pour en électrolyser un peu d'eau et obtenir de l'hydrogène.

Bonjour,

Non, non, je ne parlait pas d'électrolyse, mais bien de la dissociation par la température. Mais j'ai cherché entre temps sur la toile, cela semble basé sur des procédés chimiques catalysés (par exemple dans http://lpsc.in2p3.fr/gpr/Dautreppe/R...taing_res.htm), ce n'est pas simplement "on chauffe pour casser la molécule" comme je l'avais naïvement pensé.

Et le procédé semble bien plus efficace que l'électrolyse...

Cordialement,

[Gilgamesh]

En attendant d'avoir le fin mot de l'histoire pour la présence d'eau et de dioxygène a la surface du Soleil, sur le craquage de l'eau voici ce qu'on trouve sur Wikipedia.

Craquage de l'eau
Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.


Définition

Le craquage de l'eau est un procédé permettant l'obtention d'hydrogène et de d'oxygène en dissociant les atomes composant la molécule d'eau H2O. Il s'agit d'une réaction thermochimique se produisant à haute température (entre 850°C et 900°C).

Il s'agit de l'une des pistes envisagée pour la production en très grande quantité d'hydrogène à destination des piles à combustible, notamment pour les applications mobiles (voiture, téléphone portable, laptop, etc.)


Bilan Energétique

Bilan de la décomposition d'une molécule d'eau :

H2O -> H2 + ½ O2

La molécule d'eau H2O est constituée de 2 liaisons O-H et chaque liaison a une énergie molaire de 460 kJ, ce qui représente 2 x 460 = 920 kJ pour une mole d'eau.

D’où la rupture des liaisons O-H des molécules d'eau pour une mole d'eau nécessite l'apport de 920 kJ (côté gauche de l’équation).

Cependant la recomposition des atomes d'hydrogène H en H2 (hydrogène gazeux) va produire un apport d'énergie :

H-H -> H2

Cette recomposition apporte 432 kJ.

De même pour la recomposition des atomes d'oxygène :

½ O-O -> ½ O2

Cette réaction va libérer ½ x 494 kj soit 247 kJ.

Solde de l'opération :

920 - 432 - 247 = 241 kJ

Ainsi la fabrication de 2 g d'hydrogène par craquage d'une mole d’eau (sans tenir compte des pertes) nécessite l'apport de 241 kJ, soit 120.500 kJ pour fabriquer 1 kg d’hydrogène.


Mise en œuvre

Comme mentionné plus haut, ce phénomène, qui attend encore d'arriver à un stade de maturité industrielle et économique, est l'une des pistes envisagées pour la fabrication d'hydrogène en grande quantité pour servir de vecteur d'énergie propre pour les années futures. L'utilisation étant prévue principalement dans les unités mobiles comme les téléphones portables, les ordinateurs, les automobiles, etc.

La production de l'énergie nécessaire au craquage, afin d'être une véritable avancée sur le plan écologique, devra se faire par une source d'énergie primaire propre et ne rejetant pas de gaz à effet de serre.

C'est la fillière nucléaire qui offre ici la piste la plus prometteuse. En effet, les réacteurs nucléaires de nouvelle génération, encore sur la planche à dessin, pourraient permettre un double usage de la fission à des fin de production électrique classique et d'hydrogène. Les réacteurs nucléaires du type HTR (High Temperature Reactor | Réacteur à Haute Température) ou HTGR (Hight Temperature Gaz Cooled Reactor | Réacteur Haute Température refroidit au Gaz) permetront s'ils sont produit d'atteindre les températures de l'ordre de 900°C nécessaire au craquage de la molécule d'eau.

L'avantage du HTGR est qu'il brûle les matières fissibles les plus fréquentes, dont le plutonium. L'autre avantage de l'utilisation de l'énergie nucléaire réside dans le fait que les déchêts sont produit dans des quantités très faibles pour une production d'énergie inégalée, et que ceux-ci peuvent être stockés en attente d'enfouissement, traitement ou autre procédé. Les stockage des déchêts étant l'une des propriété du nucléaire qui lui est spécifique.

a+