conservation de l'énergie

[invite02321ffa]

Bonjour, tout le monde l'énoncé de mon problème est :
Ecrire l'équation globale de la désintégration du cobalt 60 en tenant compte des deux processus. Exprimer puis calculer l'énergie libéré par cette réaction nucléaire
Données :
Masse du noyau de nickel: 9,951 734.10^-26
Masse du noyau de cobalt: 9,952 238.10^-26
Masse de l'électron: 9,109 383.10^-31
Célérité de la lumière: 2,997 924.10⁸
Alors si je me trompe pas, la formule c'est
|Δm|*c²
ce qui nous donne donc :
=|(9,951 734.10^-26 + 9,109 383.10^-31 - 9,952 238.10^-26)|*(2,997 924.10⁸)²
=4,1290617.10^-30*(2,997 924.108)²
=3,7110142.10^-13Joules

Sachant que le noyau fils reste immobile, dire sous quelle formes l'énergie est libéré. Quelle devrait être l'énergie de l'electron émis conformément au principe de la conservation de l'énergie ?
et le truc, c'est que j'arrive pas à cette question je sais pas ce qu'il faut faire et comment m'y prendre
(pour info, lors de la désintégration béta moins du cobalt 60, un électron est émis)
-----

[invite1f1addeb]

Bonsoir,
A ton avis, quelle forme d'énergie peut se libérer au cours d'une désintégration ? Sachant que c'est ce qu'il se passe dans la Terre.
PS : quand tu poses un calcul, inscrits toujours les unités. Car un beau jour, cela te jouera un tour

[invite8865c38b]

pas très guidé comme exo.


Une piste possible: dans l'état final vous avez trois particules le noyau fils, l'electron et le neutrino. Que valent les impulsions?

 Cliquez pour afficher

Si le noyau fils est au repos, dans le reférentiel du noyau fils (qui est donc le meme que celui du noyau initial) l'impulsion de l'electron est la même que l'impulsion du neutrino.

deuxième étape lien entre les différentes impulsions et les énergies?

 Cliquez pour afficher

Comme le neutrino est une particule de masse nulle (approximation valable vu les ordres de grandeur) son energie est égale à son impulsion (à un facteur c près).

 Cliquez pour afficher

il suffit de mouliner ca avec la conservation de l'énergie lors de la desintégration beta moins plus la relation E²=p²+m² (convention c=1) pour avoir l'energie de l'electron.

[invite02321ffa]

ben au cour d'une désintégration, généralement c'est de l'énergie nucléaire, mais je ne pense pas que ce soit le cas pour la terre ♪

oki pour les unités
mais dans le contexte, je ne pense pas que ce soit vraiment problématique

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite02321ffa]

excuse moi, mais j'ai un peu du mal à comprendre, je n'ai jamais vu cette formule "E²=p²+m²"
conservation de l'énergie, j'en ai déjà entendu parler, mais c'est vague pour moi, on en a pas beaucoup parlé en classe

[invite8865c38b]

désolé (ce n'est pas pour etre hautain mais pour adapter ma réponse) en quelle classe es-tu?

[invite02321ffa]

ben je suis en première S actuellement, on travaille sur l'énergie nucléaire, mais on a pas vu la formule que tu viens de me donner :/
là, précisément, on s'est arrêté à la libération de l'énergie

[invite8865c38b]

d'accord désolé ma réponse n'était pas du tout adaptée! Tu peux oublier ma formule.

la conservation de l'énergie implique que l'energie dans l'état initial est égale à l'energie dans l'état final.

(Une seconde question: quelle formule de la désintégration Beta moins avez vous vu?)

[invite02321ffa]

ben justement, tu va trouver ça drôle on a rien vu du tout ...
le seul moment ou on a parlé de bêta moins, c'était dans la partie "transformation de la matière" et là, on a parlé de la radioactivité bêta moins, et on a juste dit qu'un électron était émis, c'est tout
le truc, c'est que quand nos profs ils nous donnent des dm, c'est pas de la simple application de cours.. par exemple, dans le DM que je suis en train de faire, ca parle de neutrino et d'antineutrino, alors qu'on a jamais abordé ça de notre vie

[invite8865c38b]

très bien dans ce cas je vais faire une petite introduction (tu as très bien fait de mentionner le neutrino).

Il existe deux principaux types de désintégrations radioactives: la désintégration Béta moins et la désintégration Béta plus. La désintégration béta moins émet trois particules dont un électron ( qui est une particule de charge négative d'où le nom de désintégration béta moins) et la béta plus émet également trois particules dont un positron (qui est la même particule que l'électron mais avec une charge positive).

A priori un noyau radioactif peut se désintégrer par radioactivité béta plus ou béta moins!

La réaction béta moins est:

X->Y + electron + antineutrino.

dans l'état initial on a:
X= désigne le noyau père. C'est lui qui va se désintrer

dans l'état final on a:
Y= désigne le noyau fils.
l'anti-neutrino: l' antineutrino est l'anti-particule du neutrino. le neutrino est une particule très légère (en général on considère que le neutrino est de masse nulle. De plus 'on a beaucoup de mal à le détecter avec nos détecteurs de particules)


La réaction béta plus est:


X->Y + positron +neutrino.

Conservation de l'énergie

L'energie dans l'état intial= l'énergie dans l'état final (c'est le principe de conservation de l'énergie).

Cela veut dire que l'énergie totale de la particule X= énergie totale de la particule Y+ énergie totale de l'anti-neutrino+énergie totale de l'electron

J'ai bien précisé energie totale cela est très important: il existe plusieurs type d'énergie:
l'energie de masse (c'est le E=mc²)
l'energie cinétique

Pour une particule au repos l'energie cinétique est nulle et donc énergie totale=energie de masse=mc².

voilà pour les principales notions. Je trouve très bizarre que ton DM fasse appelle à des notions qui ne sont pas du tout abordées en cours.

[invite02321ffa]

j'ai bien lu pour essayer de comprendre...
je sais que ca peut paraître bizarre, mais les profs ils disent que vu la difficulté de certains trucs, il nous faudrait des heures de cours supplémentairs pour être sûr de bien assimiler tout ça. Alors pour faire travailler notre logique, ils nous font faire des trucs qu'on a pas encore vu, mais que normalement on est en capacité de faire, pour en quelque sorte, nous faire apprendre des trucs en autodidacte :/
le prof de math y fait un peu pareil... en nous donnant des equations avec des inconnues au cube, alors qu'on en a toujours fait au carré ...

ah, au fait, merci d'avoir passé du temps à écrire tout ça, je pense avoir compris
si j'ai bien compris, pour trouver l'énergie de l'electron, je dois faire ce calcul :
9,952 238.10^-26*(3,00.10⁸)² = 9,951 734.10^-26*(3,00.10⁸)² + énergie de l'électron (l'antineutrino a une masse si faible que j'en fait abstraction)
8,9570142.10^-9=8,9565606.10^-9 + énergie de l'électron
énergie de l'électron = 4,536.10^-13 joules

est ce que j'ai bon ?

[invite8865c38b]

c'est presque ca. Je dis presque pour deux raisons:

1) la masse du neutrino est faible donc son énergie de masse est faible et tu peux la négliger on est d'accord la dessus! Mais l'énergie du neutrino c'est son énergie totale: energie de masse+energie cinétique. Et rien ne nous dit que l'énergie cinétique est faible

2) avez-vous vu la conservation de l'impulsion? car si vous n'avez pas vu ca en cours ton exercice est impossible à résoudre

[invite02321ffa]

dans la mesure où on a jamais rien vu sur le neutrino avant, j'en sais rien du tout sur son énergie cinétique
elle est si grande au point ou on ne peut la négliger ? :/
conversion de l'impulsion ? mais qu'est ce que c'est que ça ? j'en ai jamais entendu parlé.. et pourtant, je n'ai jamais raté un seul cour de science physique

[invite8865c38b]

En effet il arrive que l'énergie cinétique des neutrinos ne soit pas négligeable par rapport à l'énergie de l'électron.

L'impulsion est liée à la vitesse. pour des vitesses faibles par rapport à la vitesse de la lumière l'impulsion est égale à la masse fois la vitesse.

On a P=mv.

si vous n'avez pas vu cela il y a selon moi une seule solution pour résoudre l'exercice: tu supposes que l'énergie cinétique du neutrino est faible et donc on la néglige comme tu l'as fait dans ton message précédent.

[invite02321ffa]

merci d'être patient et de m'expliquer
juste comme ça... t'es d'accord y'a pas d'énergie cinétique, vu que le noyau est immobile mais qu'en est t'il de l'énergie potentielle de pesanteur ?
et sinon, pour la formule :
P=mv

ça serait la masse du neutrino fois sa vitesse ? mais si dans les données que je possède, je n'ai rien concernant la vitesse du neutrino, j'ai pas a utiliser cette formule ?

[invite8865c38b]

Pas de souci ce forum est fait pour ca!
Pour l'énergie potentielle de pesanteur il n'y en a pas non plus. Ou plutot elle est négligeable. Les masses sont tellement faibles que tous les effets liés à la gravitation sont négligeable en physique atomique et nucléaire (la physique à l'échelle de l'atome ou du noyau). Tu peux faire l'application numérique de M*g*z pour l'atome de cobalt et pour z=1Km par exemple tu verras ca donne un résultat très petit par rapport au reste.

Pour la formule P=mv c'est bien la masse du neutrino fois sa vitesse problème cette formule est valable pour des vitesses faibles. Pour le neutrino, qui va être rapide (comme il est très très léger on peut lui donner facilement des vitesses très grandes et proches de la vitesse de la lumière) la formule sera un petit peu différente mais honnetement je ne pense pas que l'on te demande d'aller si loin car il s'agit là de notions vu en licence de physique

[invite02321ffa]

merci beaucoup
excuse moi de te remercier si tard, j'avais pas vu que t'avais répondu (j'avais pas vu que la page 2 existait :/ )
tu m'as beaucoup aidé, et tu as été très patient face à ma bétise

...sans être indiscret, c'est quoi ton niveau en physique ?

[invite8865c38b]

ne t'inquiète pas ce n'est rien et cela a été fait avec plaisir. Il n'y avait rien de bête dans tes questions. De manière générale il n'y a pas de question bête en physique


Ce n'est pas indiscret. De tous les intervenants de ce forum qui répondent aux questions des étudiants je dois être l'un des moins qualifiés. Difficile d'évaluer mon niveau de manière juste mais bon je vais expliciter mon parcours. j'ai d'abord fait une école d'ingé puis j'ai enchainé par un master de physique fondamentale et l'année prochaine si tout se passe bien je commencerais une thèse en mécanique quantique ou en physique théorique dans le domaine de la physique des particules.

[invite02321ffa]

et toute ces études que tu fais, c'est pour faire quel genre de métier ?
dans tout les cas, vu ton parcours, je te dis respect, mec

[invite8865c38b]

c'est pour devenir enseignant chercheur à l'université. Et t'inquiète on a l'impression comme ca que ca fait beaucoup mais en fait ce n'est pas tant que ca et tous les profs de facs et tous les chercheurs sont passés par là ou on des parcours bien plus prestigieux!^^

[invite02321ffa]

tu dis que ça parait pas tant que ça, car toutes tes connaissances, tu les as cumulées sur plusieurs années
bien sur, nous, quand on était collégiens et qu'on voyait le taf de lycéen, ça nous paraissait impressionnant, mais au final, maintenant que je suis au lycée, je me rend bien compte que ce n'est pas si sorcier que ça... après, toute la difficulté réside dans la logique....(que je n'ai pas forcément en math et en physique, mais plutôt en SVT)..

..en parlant de logique, dans une des question de mon DM, le prof demande d'après nous, quelle devrait être la charge du neutrino ... ben moi, je vais répondre que c'est neutre, dans la mesure ou netrino veut dire "petit neutre" en italien XD, il va me tuer le prof

[albanxiii]

Bonjour,

Vous pourriez peut-être continuer ces échanges par MP, non ?
(point 7 de la charte)

Pour la modération.