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Chapitre 7 • Dynamique relativiste
82
à partir des molécules de dioxygène et de dihydrogène, extrêmement exothermique,
que nous avons évoquée plus haut, la variation d'énergie interne est de 8,2 x io19 J,
donc celle de masse est de 0,9 x io- 35 kg lorsqu'on fait réagir deux molécules de H 2
avec une molécule de 0 2 , soit une variation relative de quelques 3 x io10 . Elle a donc
échappé aux mesures des chimistes. Elle est par contre parfaitement observable dans
les réactions nucléaires : lors de la réaction de fusion d'un noyau de deutérium avec
un noyau de tritium qui produit un noyau d'hélium et un neutron libre, la variation
d'énergie interne est de 2,8 x io- 12 J, celle de masse est donc de 3 x io- 29 kg, soit
une variation relative de 4 x io- 3 , donc plus grande par sept ordres de grandeur.
E CA T 7.5 Expérience de pensée montrant qu'une variation
d'énergie interne entraine une variation de la masse du système
composite
Considérons un système physique C constitué par un corps composite de
masse M. Son état, et donc son énergie interne, est susceptible de changer lorsqu'il absorbe de la lumière. Par exemple, il s'échauffe et sa température change,
ou bien il change de niveau d'énergie. Nous allons voir que sa masse doit aussi
changer lors d'un tel changement d'énergie interne.
Considérons le dispositif de la figure 7.4 , où le corps C se trouve à l'origine des
coordonnées et où deux sources lumineuses 51 et 5 2 , situées sur l'axe Oy d'un
référentiel 'R. en deux points symétriques par rapport à 0, émettent au même
instant deux impulsions lumineuses identiques d'énergie Eium en direction de O.
Le corps C absorbe alors simultanément ces deux impulsions et change donc
d'énergie interne. Pour les besoins de la démonstration, il faut savoir qu'une
impulsion de lumière d'énergie Eium transporte aussi une quantité de mouvement P1um dans la direction de sa propagation et de module Plum = E1umf c.
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(b)
Figure 7.4 - Un corps C de masse M absorbe deux impulsions lumineuses venant
de directions opposées (a) dans le référentiel où sources lumineuses et corps sont
au repos (b) dans un référentiel où l'observateur a une vitesse - V par rapport
au corps.
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à partir des molécules de dioxygène et de dihydrogène, extrêmement exothermique,
que nous avons évoquée plus haut, la variation d'énergie interne est de 8,2 x io19 J,
donc celle de masse est de 0,9 x io- 35 kg lorsqu'on fait réagir deux molécules de H 2
avec une molécule de 0 2 , soit une variation relative de quelques 3 x io10 . Elle a donc
échappé aux mesures des chimistes. Elle est par contre parfaitement observable dans
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d'énergie interne est de 2,8 x io- 12 J, celle de masse est donc de 3 x io- 29 kg, soit
une variation relative de 4 x io- 3 , donc plus grande par sept ordres de grandeur.
E CA T 7.5 Expérience de pensée montrant qu'une variation
d'énergie interne entraine une variation de la masse du système
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Considérons un système physique C constitué par un corps composite de
masse M. Son état, et donc son énergie interne, est susceptible de changer lorsqu'il absorbe de la lumière. Par exemple, il s'échauffe et sa température change,
ou bien il change de niveau d'énergie. Nous allons voir que sa masse doit aussi
changer lors d'un tel changement d'énergie interne.
Considérons le dispositif de la figure 7.4 , où le corps C se trouve à l'origine des
coordonnées et où deux sources lumineuses 51 et 5 2 , situées sur l'axe Oy d'un
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de directions opposées (a) dans le référentiel où sources lumineuses et corps sont
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au corps.