2.5 Énergie de liaison nucléaire
11
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
Solution
Les masses à prendre en compte sont les suivantes (Annexes C et E) :
235 U : 3,9017.10 –25 kg
95 Y : 1,5754.10 –25 kg
n : 1,6747.10 –27 kg
139 I : 2,3058.10 –25 kg
La réaction comporte une perte de masse de 3,7.10 –28 kg, équivalente à une quantité d’énergie
E ϭ 3,3.10 –11 J (pour un atome d’uranium).
L’énergie libérée par la fission de 1 mol d’uranium est :
3,3.10 –11 J ϫ 6,02.10 23 mol –1 ϭ 2,0.10 13 J.mol –1
et la fission de 1 g d’uranium libère :
2,0.10 13 J.mol –1 / 235 g.mol –1 ϭ 8,5.10 10 J.g –1
À titre de comparaison, la combustion de 1g de carbone produit 3,3.10 4 J, soit 2,6 millions de
fois moins.
Énergie de liaison nucléaire
Exercice 2.5
Calculez et comparez les énergies de liaison nucléaire par nucléon, exprimées
en MeV, pour l’hydrogène–3 (tritium), l’hélium–4, le krypton–86 et
l’uranium–235.
(Les données nécessaires se trouvent dans les Annexes C et E).
La formation d’un noyau, à partir des nucléons qui le constituent, s’accompagne d’un départ
d’énergie dont la conséquence est une perte de masse. On peut donc déterminer l’énergie totale
de formation d’un noyau en comparant sa masse réelle à la somme des masse des nucléons,
toujours supérieure à la première.
Si l’on divise cette énergie totale de formation par le nombre de nucléons, on trouve l’énergie
nucléaire de liaison par nucléon, qui n’est pas la même pour tous les noyaux : elle augmente très
vite avec Z pour les faibles valeurs de Z (éléments légers), passe par un maximum vers Z ϭ 25
L’approche du problème est la même que celle du précédent, mis à part que l’on sait
que cette réaction est exoénergique.
Il convient donc de déterminer la variation de masse qui accompagne cette réaction, de calculer ensuite l’énergie équivalente, pour 1 mole d’abord, puis pour 1 g
d’uranium.
Sur quelles bases de calcul peut-on déterminer l’énergie de liaison (par nucléon)
d’un noyau atomique ?
Voyez-vous déjà pour quelle raison ces quatre éléments ont été choisis ? Que peuton attendre a priori de la comparaison de leurs énergies de liaison nucléaires ?
11
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
Solution
Les masses à prendre en compte sont les suivantes (Annexes C et E) :
235 U : 3,9017.10 –25 kg
95 Y : 1,5754.10 –25 kg
n : 1,6747.10 –27 kg
139 I : 2,3058.10 –25 kg
La réaction comporte une perte de masse de 3,7.10 –28 kg, équivalente à une quantité d’énergie
E ϭ 3,3.10 –11 J (pour un atome d’uranium).
L’énergie libérée par la fission de 1 mol d’uranium est :
3,3.10 –11 J ϫ 6,02.10 23 mol –1 ϭ 2,0.10 13 J.mol –1
et la fission de 1 g d’uranium libère :
2,0.10 13 J.mol –1 / 235 g.mol –1 ϭ 8,5.10 10 J.g –1
À titre de comparaison, la combustion de 1g de carbone produit 3,3.10 4 J, soit 2,6 millions de
fois moins.
Énergie de liaison nucléaire
Exercice 2.5
Calculez et comparez les énergies de liaison nucléaire par nucléon, exprimées
en MeV, pour l’hydrogène–3 (tritium), l’hélium–4, le krypton–86 et
l’uranium–235.
(Les données nécessaires se trouvent dans les Annexes C et E).
La formation d’un noyau, à partir des nucléons qui le constituent, s’accompagne d’un départ
d’énergie dont la conséquence est une perte de masse. On peut donc déterminer l’énergie totale
de formation d’un noyau en comparant sa masse réelle à la somme des masse des nucléons,
toujours supérieure à la première.
Si l’on divise cette énergie totale de formation par le nombre de nucléons, on trouve l’énergie
nucléaire de liaison par nucléon, qui n’est pas la même pour tous les noyaux : elle augmente très
vite avec Z pour les faibles valeurs de Z (éléments légers), passe par un maximum vers Z ϭ 25
L’approche du problème est la même que celle du précédent, mis à part que l’on sait
que cette réaction est exoénergique.
Il convient donc de déterminer la variation de masse qui accompagne cette réaction, de calculer ensuite l’énergie équivalente, pour 1 mole d’abord, puis pour 1 g
d’uranium.
Sur quelles bases de calcul peut-on déterminer l’énergie de liaison (par nucléon)
d’un noyau atomique ?
Voyez-vous déjà pour quelle raison ces quatre éléments ont été choisis ? Que peuton attendre a priori de la comparaison de leurs énergies de liaison nucléaires ?