1 kilo de protons et 1 kilo d'électrons contiennent-ils la même énergie ?

[andretou]

Bonjour tout le monde
Peut-on dire que 1 kilo de protons (au repos) contient exactement la même quantité d'énergie que 1 kilo d'électrons (au repos) ?
L'énergie de masse est bien la même, mais a priori le proton contient une énergie de liaison que n'a pas l'électron (ou si l'électron a une énergie de liaison, alors elle est bien plus importante que chez le proton).

Merci pour vos réponses

PS : énergie totale du proton (au repos) = énergie de masse + énergie de liaison + énergie potentielle de gravité + énergie potentielle électrique + ... ?
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[Deedee81]

Salut,

Bonjour tout le monde
Peut-on dire que 1 kilo de protons (au repos) contient exactement la même quantité d'énergie que 1 kilo d'électrons (au repos) ?
L'énergie de masse est bien la même, mais a priori le proton contient une énergie de liaison que n'a pas l'électron (ou si l'électron a une énergie de liaison, alors elle est bien plus importante que chez le proton).

L'énergie est la même, y compris l'éventuelle énergie électrostatique (ils ont la même charge au signe près).

Les énergies de liaison n'interviennent que pour le système où les électrons et les protons seraient liés.

Ainsi l'énergie/masse d'un atome d'hydrogène = masse électron + masse proton - énergie de liaison divisé par c² (la différence est infime)
Ou masse d'un noyau de deutérium = masse proton + masse neutron - énergie de liaison (là, la différence est non négligeable)

[albanxiii]

1 kilo de protons = 1000 protons ?
Parce qu'il manque quand même l'unité...

[Deedee81]

1 kilo de protons = 1000 protons ?
Parce qu'il manque quand même l'unité...

J'ai supposé qu'il parlait d'un kilogramme

[A voir en vidéo sur Futura]

[XK150]

Bonjour,
Suffit de faire le calcul ...
1 kg de protons : 5.609974 10^29 MeV
1 kg d 'électrons : 5.609836 10^29 MeV
La différence se situe dans les arrondis .

[andretou]

1 kilo de protons = 1000 protons ?
Parce qu'il manque quand même l'unité...

Je voulais dire 1 kilogramme...

[andretou]

Les énergies de liaison n'interviennent que pour le système où les électrons et les protons seraient liés.

Pourquoi les énergies de liaison ne doivent pas être prises en compte pour déterminer l'énergie totale de l'objet ?

[Deedee81]

La différence se situe dans les arrondis .

Pardon ????

Pourquoi les énergies de liaison ne doivent pas être prises en compte pour déterminer l'énergie totale de l'objet ?

C'est par définition.

L'énergie propre d'un objet est (par définition) l'énergie propre de ce qu'il contient et les énergies de liaison de ce qu'il contient.

Donc pour parler de l'énergie/masse propre d'un proton on considère un proton bien isolé.

Et si un proton est lié disons à un neutron, alors la masse/énergie du noyau ainsi formé prend en compte les énergies de liaison.

Masse propre Proton = masse d'un proton isolé = masse de ses quarks + énergies de liaison des quarks (et leur énergie cinétique, il se fait qu'ici l'énergie de liaison est positive, c'est une exception)
Masse propre deutérium = masse propre proton + masse propre neutron - énergie de liaison nucléaire

Et quand on parle de l'énergie d'un électron dans un atome, il ne s'agit pas de son énergie/masse propre mais de son énergie de liaison et de son énergie cinétique.

C'est juste une question de définition des différentes formes d'énergie et de définition de la masse.

[invite8241b23e]

Je vais poser une question très bête, mais dans un kg d'électrons, il y a plus d'électrons que dans 1 kg de protons, donc plus de charges. Cela n'a aucune influence sur l'énergie ?

[obi76]

S'ils sont isolés, je ne vois pas pourquoi ils en auraient plus...

[coussin]

S'ils sont isolés, je ne vois pas pourquoi ils en auraient plus...

Un électron est plus léger qu'un proton, non ? Pour 1 kg, y a 1836 fois plus d'électrons que de protons. Ça fait donc pas la même énergie électrostatique...

[obi76]

Un électron est plus léger qu'un proton, non ? Pour 1 kg, y a 1836 fois plus d'électrons que de protons. Ça fait donc pas la même énergie électrostatique...

De l'énergie électrostatique, il y en a s'ils sont en interaction entre eux, mais s'ils sont isolés...

[Deedee81]

Ça fait donc pas la même énergie électrostatique...

En effet, j'ai glissé là Mais l'énergie électrostatique propre est contenue dans la masse propre pour peu qu'elle influence la masse, ce qui reste discutable (surtout pour une particule élémentaire). Donc un kilogramme ça fait toujours un kilogramme * c² d'énergie.

[albanxiii]

J'ai supposé qu'il parlait d'un kilogramme

Moi aussi, mais mon prof de physique du collège lui aurait mis 0 !

J'ai aussi souligné ceci car c'est comme ça avec tous les posts d'antretou... et donc bon courage pour les 8 pages de discussion qui viennent

Peut-être qu'on pourrait reformuler la question autrement, et de façon moins spectaculaire : 1 kg d'essence et 1 kg de bois contiennent-ils la même quantité d'énergie ?

Je suppose que cela dépend de l'énergie dont on parle. Celle qu'on récupère par combustion ? l'énergie de masse ? l'énergie des liaisons chimiques ?

[andretou]

L'énergie propre d'un objet est (par définition) l'énergie propre de ce qu'il contient et les énergies de liaison de ce qu'il contient.

Je crois que je comprends. Si on casse un proton, alors il perd son énergie de liaison, ce qui se traduit directement sur l'énergie de masse par le fait que la somme des énergies de masse de ses parties est inférieure à l'énergie de masse du proton entier initial.
La perte de l'énergie de liaison se traduit donc par une perte globale d'énergie de masse.
C'est correct ?
Si oui, cela signifie-t-il alors que l'énergie de masse d'un objet est déterminée (au moins en partie) par ses énergies de liaisons internes ?

[Deedee81]

Moi aussi, mais mon prof de physique du collège lui aurait mis 0 !

Au collège me souvient pas mais à la fac idem.
Le prof de chimie physique avait même précisé qu'en cas d'erreur on perdait des points mais qu'en cas d'erreur d'unité c'était 0 d'office même si ça n'affectait pas le résultat final.

Peut-être qu'on pourrait reformuler la question autrement, et de façon moins spectaculaire : 1 kg d'essence et 1 kg de bois contiennent-ils la même quantité d'énergie ?
Je suppose que cela dépend de l'énergie dont on parle. Celle qu'on récupère par combustion ? l'énergie de masse ? l'énergie des liaisons chimiques ?

C'est vrai. C'est aussi pour ça que j'ai tenté ci-dessus de bien faire la distinction entre énergie propre, cinétique, de liaison,....

S'il y en a d'autres la liste peut devenir longue

[Deedee81]

La perte de l'énergie de liaison se traduit donc par une perte globale d'énergie de masse.
C'est correct ?

Oui, mais attention, les nucléons (protons, neutrons mais aussi les mésons et les hadrons) sont des exception.

Pour un noyau, l'énergie de liaison est négative. La masse du noyau est plus petite que la somme des masses des nucléons.

Si oui, cela signifie-t-il alors que l'énergie de masse d'un objet est déterminée (au moins en partie) par ses énergies de liaisons internes ?

Oui.

C'est pour ça qu'on dit que le Higgs (qui donne la masse des quarks) n'intervient que pour quelques pourcent dans la masse totale. La masse d'un proton est beaucoup plus grande que la masse de ses quarks.

[andretou]

Moi aussi, mais mon prof de physique du collège lui aurait mis 0 !

Bin dis donc, ton prof de physique met 0 simplement parce qu'on formule mal une question ??? C'est pas un peu dur ?

Peut-être qu'on pourrait reformuler la question autrement, et de façon moins spectaculaire : 1 kg d'essence et 1 kg de bois contiennent-ils la même quantité d'énergie ?

Je suppose que cela dépend de l'énergie dont on parle. Celle qu'on récupère par combustion ? l'énergie de masse ? l'énergie des liaisons chimiques ?

En tous cas la réponse m'intéresse vivement.

[invite8241b23e]

De l'énergie électrostatique, il y en a s'ils sont en interaction entre eux, mais s'ils sont isolés...

OK, merci !

[andretou]

La masse du noyau est plus petite que la somme des masses des nucléons.

Je ne comprends pas : dans le cas de la fission nucléaire, la masse du noyau avant la fission n'est-elle pas supérieure à la masse de ses composants après la fission (la différence de masse étant égale au dégagement d'énergie) ?

[XK150]

Deedee parle de la masse DU noyau , vous , vous dérivez sur la fission ou l'on obtient 2 noyaux différents à partir d'un seul , ce n'est plus le même problème .
Dans la fission , l'énergie provient du bilan des énergies de liaison ( ou du bilan des défauts de masse ) sur 3 noyaux différents .

[andretou]

Ok !
Alors la masse du proton est inférieure à la masse de ses quarks ?
C'est bien ça ?

[coussin]

De l'énergie électrostatique, il y en a s'ils sont en interaction entre eux, mais s'ils sont isolés...

J'avais supposé un certain nombre d'électrons ou de protons dans un volume fini... Pour qu'ils ne soient pas en interaction électrostatique, faudrait qu'ils soient dans un volume infini.

[Deedee81]

Bin dis donc, ton prof de physique met 0 simplement parce qu'on formule mal une question ??? C'est pas un peu dur ?

Non, si on se trompe d'unité (ou si on est imprécis sur l'unité).

J'ai eut un prof qui pour "*" nous faisait un laïus terrible sur la langue française si on avait le malheur de dire "star". Et on évitait "astérisque", car si on disait "astérix", c'était la porte directe.
Donc on disait "étoile"

Je ne comprends pas : dans le cas de la fission nucléaire, la masse du noyau avant la fission n'est-elle pas supérieure à la masse de ses composants après la fission (la différence de masse étant égale au dégagement d'énergie) ?

Pour les fragments oui. Mais pas si tu séparais tous les protons et neutrons. Là, la masse serait plus grande après. Les fragments (du césium par exemple) sont liés plus fortement ce qui abaisse encore plus leur masse.

Bon, je manque un peu de courage pour décrire maintenant la courbe d'énergie de liaison par nucléon (qu'on trouve partout sur le net) et l'énergie produite par fusion ou par fission. S'il le faut on verra ça demain.

Bonne fin de journée.

[Amanuensis]

Pour revenir au sujet:

Donc un kilogramme ça fait toujours un kilogramme * c² d'énergie.

Si on adopte cette approche, la question initiale est celle d'une totale tautologie, puisqu'on la traduit immédiatement comme

"Peut-on dire que 1 kg de protons (au repos) a exactement la même masse que 1 kg d'électrons (au repos) ?"

J'imagine que ce n'est pas vraiment représentatif du questionnement de fond du questionneur...

[XK150]

Re,
Et pourtant ! La phrase de départ est parfaitement claire :

" Peut-on dire que 1 kilo de protons (au repos) contient exactement la même quantité d'énergie que 1 kilo d'électrons (au repos) ? "

[b@z66]

Re,
Et pourtant ! La phrase de départ est parfaitement claire :

" Peut-on dire que 1 kilo de protons (au repos) contient exactement la même quantité d'énergie que 1 kilo d'électrons (au repos) ? "

Formuler autrement, c'est comme se poser La Grande Question: qu'est-ce qui pèse le plus lourd? Un kilo de plume ou un kilo de plomb.

PS: encore que pour cette dernière question, cela est beaucoup moins évident puisque cela dépend de la gravité que subit chaque kilo.

[andretou]

Pour les fragments oui. Mais pas si tu séparais tous les protons et neutrons. Là, la masse serait plus grande après. Les fragments (du césium par exemple) sont liés plus fortement ce qui abaisse encore plus leur masse.

Bon, je manque un peu de courage pour décrire maintenant la courbe d'énergie de liaison par nucléon (qu'on trouve partout sur le net) et l'énergie produite par fusion ou par fission. S'il le faut on verra ça demain.

Alors un noyau de deutérium (1 proton + 1 neutron) pèse plus lourd ou moins lourd que 1 proton + 1 neutron séparés ?

[coussin]

Moins lourd.
Deuteron : 3.34358e-27 kg
proton+neutron : 3.34755e-27 kg

[andretou]

Moins lourd.
Deuteron : 3.34358e-27 kg
proton+neutron : 3.34755e-27 kg

Ok, merci !
Encore 1 question : le noyau d'hélium 4, pèse-t-il plus lourd ou moins lourd que 2 deutérons ?