Énergie de liaison par nucléon – courbe d'Aston, fission et fusion
PhysiquePhysique quantique et nucléaire17–18 ans
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À suivre dans Physique quantique et nucléaire
Courbe de l'énergie de liaison par nucléon El/A en fonction du nombre de masse A, construite à partir des masses réelles d'une trentaine de noyaux, de ²H à ²³⁸U, avec un maximum vers ⁵⁶Fe – ⁶²Ni. Sélectionnez un noyau pour afficher Z, N, le défaut de masse Δm, El = Δm·c² et El/A. Les animations de la fission de l'²³⁵U et de la fusion D + T montrent une libération d'environ 200 MeV et 17,6 MeV, car les produits se situent plus haut sur la courbe.
Leçon : Énergie de liaison du noyau, fission et fusion nucléaires
Ce qu’elle montre
La masse d'un noyau est inférieure à la somme des masses de ses protons et neutrons isolés. Ce défaut de masse Δm = Z·mp + N·mn − mX correspond à l'énergie de liaison El = Δm·c², l'énergie nécessaire pour séparer le noyau en nucléons libres (1 u·c² = 931,5 MeV). La courbe de El/A en fonction du nombre de masse monte fortement pour les noyaux légers, atteint un maximum vers le fer et le nickel, puis décroît lentement pour les noyaux lourds. Toute réaction dont les produits sont situés plus haut sur la courbe libère de l'énergie : la fusion de noyaux légers et la fission de noyaux lourds.
Mode d’emploi
Touchez un point de la courbe ou choisissez un noyau dans la liste Noyau pour lire Z, N, la masse du noyau, Δm, El et El/A, et comparez noyaux légers, moyens et lourds. Cliquez ensuite sur Fission ²³⁵U pour voir un neutron lent scinder l'uranium en ¹⁴¹Ba, ⁹²Kr et trois neutrons, puis sur Fusion D + T pour voir le deutérium et le tritium former ⁴He et un neutron. Comparez l'énergie libérée par nucléon dans les deux réactions.
Paramètres modifiables
- Noyau sélectionné ²H (deutérium), ⁴He, ¹²C, ¹⁶O, ⁵⁶Fe, ⁶²Ni, ²⁰⁸Pb, ²³⁵U, ²³⁸U
- Réaction illustrée Fission de l'²³⁵U, Fusion ²H + ³H, Aucune, voir le noyau seul
- Nommer les noyaux sur la courbe
Questions à explorer
- Pourquoi le ⁵⁶Fe est-il plus stable que le ⁴He et l'²³⁵U, alors que l'²³⁵U a une énergie de liaison totale plus grande ?
- À partir des énergies de liaison affichées, quelle énergie est libérée quand l'²³⁵U se scinde en ¹⁴¹Ba et ⁹²Kr ?
- Comment l'énergie libérée par nucléon dans la fusion D + T se compare-t-elle à celle de la fission de l'²³⁵U ?
