Radioactivité et réactions nucléaires
I. Réactions nucléaires spontanées
1. Isotopes.
Définition : Des noyaux isotopes ont le même
numéro atomique Z mais des nombres de masse A différents. Ils diffèrent par
leur nombre de neutrons.
Exemple :
17
35
Cl
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaaGymaiaaiEdaaeaacaaIZaGaaGynaaaakiaadoeacaWGSbaaaa@3EA5@
et
17
37
Cl
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaaGymaiaaiEdaaeaacaaIZaGaaG4naaaakiaadoeacaWGSbaaaa@3EA7@
sont des isotopes du chlore.
2. Stabilité des noyaux
Au sein du noyau s'affrontent principalement deux types
d'interactions:
Des répulsions électriques qui ont tendance à
détruire le noyau.
Des interactions nucléaires fortes qui ont
tendance à assurer la cohésion du noyau.
Sous l'action des différentes forces en présence, certains
noyaux sont stables (ils ont une durée de vie considérée comme infinie à
l'échelle géologique) et d'autres sont instables (ils se détruisent
spontanément au bout d'une durée plus ou moins grande à la même échelle).
3. Radioactivité
Définition : Un noyau radioactif est un noyau
instable. Il se transforme en noyau stable lors d’une transformation nucléaire.
La radioactivité est la manifestation d’une réaction
nucléaire dans laquelle un noyau radioactif (ou noyau père) se transforme en
noyau fils en émettant une ou plusieurs particules.
La radioactivité est dite naturelle lorsque les
noyaux instables existent dans la nature et artificielle lorsqu’ils sont
créés en laboratoire.
4. Lois de conservation
Les réactions de désintégration nucléaires obéissent à des
lois de conservations appelées lois de
Soddy.
Lors d'une désintégration radioactive il y a conservation
du nombre de charge Z et du nombre de nucléons A.
Exemple : Considérons la désintégration d'un
noyau X (noyau père) qui conduit à un noyau Y (noyau fils) et à l'expulsion
d'une particule P. L'équation de la désintégration s'écrit:
Z
A
X→
Z
1
A
1
Y+
Z
2
A
2
Y
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaamOwaaqaaiaadgeaaaGccaWGybGaeyOKH4QaaGPaVpaaDaaaleaacaWGAbWaaSbaaWqaaiaaigdaaeqaaaWcbaGaamyqamaaBaaameaacaaIXaaabeaaaaGccaWGzbGaey4kaSIaaGPaVpaaDaaaleaacaWGAbWaaSbaaWqaaiaaikdaaeqaaaWcbaGaamyqamaaBaaameaacaaIYaaabeaaaaGccaWGzbaaaa@4B87@
avec
{
A=
A
1
+
A
2
conservation du nombre de nucléons
Z=
Z
1
+
Z
2
conservation de la charge électrique
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=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@86ED@
Diagramme (N,Z) des principaux types de réaction
nucléaires
Les noyaux stables (en noir) appartiennent à une zone appelée vallée de stabilité
5. Types de désintégrations
a. Radioactivité
α
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabeg7aHbaa@39D1@
Des noyaux sont dits radioactifs
α
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabeg7aHbaa@39D1@
s'ils émettent des noyaux d'hélium.
Z
A
X→
Z−2
A−4
Y+
2
4
He
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaamOwaaqaaiaadgeaaaGccaWGybGaeyOKH4QaaGPaVpaaDaaaleaacaWGAbGaeyOeI0IaaGOmaaqaaiaadgeacqGHsislcaaI0aaaaOGaamywaiabgUcaRiaaykW7daqhaaWcbaGaaGOmaaqaaiaaisdaaaGccaWGibGaamyzaaaa@4BD1@
Exemple :
92
238
X→
90
234
Th+
2
4
He
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaaGyoaiaaikdaaeaacaaIYaGaaG4maiaaiIdaaaGccaWGybGaeyOKH4QaaGPaVpaaDaaaleaacaaI5aGaaGimaaqaaiaaikdacaaIZaGaaGinaaaakiaadsfacaWGObGaey4kaSIaaGPaVpaaDaaaleaacaaIYaaabaGaaGinaaaakiaadIeacaWGLbaaaa@4D89@
b. Radioactivité
β
−
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabek7aInaaCaaaleqabaGaeyOeI0caaaaa@3AED@
Des noyaux sont dits radioactifs
β
−
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabek7aInaaCaaaleqabaGaeyOeI0caaaaa@3AED@
s'ils émettent des électrons notés
−1
0
e
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaeyOeI0IaaGymaaqaaiaaicdaaaGccaWGLbaaaa@3D40@
accompagnés d’un antineutrino noté
0
0
ν
e
¯
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaaGimaaqaaiaaicdaaaGcdaqdaaqaaiabe27aUnaaBaaaleaacaWGLbaabeaaaaaaaa@3E47@
.
Z
A
X→
Z+1
A
Y+
−1
0
e+
0
0
ν
e
¯
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaamOwaaqaaiaadgeaaaGccaWGybGaeyOKH4QaaGPaVpaaDaaaleaacaWGAbGaey4kaSIaaGymaaqaaiaadgeaaaGccaWGzbGaey4kaSIaaGPaVpaaDaaaleaacqGHsislcaaIXaaabaGaaGimaaaakiaadwgacqGHRaWkcaaMc8+aa0baaSqaaiaaicdaaeaacaaIWaaaaOWaa0aaaeaacqaH9oGBdaWgaaWcbaGaamyzaaqabaaaaaaa@512C@
Exemple :
27
60
Co→
28
60
Ni+
−1
0
e+
0
0
ν
e
¯
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaaGOmaiaaiEdaaeaacaaI2aGaaGimaaaakiaadoeacaWGVbGaeyOKH4QaaGPaVpaaDaaaleaacaaIYaGaaGioaaqaaiaaiAdacaaIWaaaaOGaamOtaiaadMgacqGHRaWkcaaMc8+aa0baaSqaaiabgkHiTiaaigdaaeaacaaIWaaaaOGaamyzaiabgUcaRiaaykW7daqhaaWcbaGaaGimaaqaaiaaicdaaaGcdaqdaaqaaiabe27aUnaaBaaaleaacaWGLbaabeaaaaaaaa@53F6@
Remarque : Les radionucléides
β
−
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabek7aInaaCaaaleqabaGaeyOeI0caaaaa@3AED@
sont des radionucléides qui possèdent trop de
neutrons par rapport aux nucléides stables de même nombre de masse A. La
réaction peut-être interprétée comme la transformation d’un neutron en proton.
→
-1 neutron
+1 proton
Z
A
X→
Z+1
A
Y+
−1
0
e+
0
0
ν
e
¯
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOabaiqabaWaa4alaSqaaiaabUcacaaMb8UaaeymaiaabccacaqGWbGaaeOCaiaab+gacaqG0bGaae4Baiaab6gaaeaacaqGTaGaaeymaiaabccacaqGUbGaaeyzaiaabwhacaqG0bGaaeOCaiaab+gacaqGUbaakiaawkziaaqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaamOwaaqaaiaadgeaaaGccaWGybGaeyOKH4QaaGPaVpaaDaaaleaacaWGAbGaey4kaSIaaGymaaqaaiaadgeaaaGccaWGzbGaey4kaSIaaGPaVpaaDaaaleaacqGHsislcaaIXaaabaGaaGimaaaakiaadwgacqGHRaWkcaaMc8+aa0baaSqaaiaaicdaaeaacaaIWaaaaOWaa0aaaeaacqaH9oGBdaWgaaWcbaGaamyzaaqabaaaaaaaaa@64BC@
c. Radioactivité
β
+
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabek7aInaaCaaaleqabaGaey4kaScaaaaa@3AE2@
Des noyaux sont dits radioactifs
β
+
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabek7aInaaCaaaleqabaGaey4kaScaaaaa@3AE2@
s'ils émettent des positons notés
1
0
e
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaaGymaaqaaiaaicdaaaGccaWGLbaaaa@3C53@
accompagnés d’un neutrino noté
0
0
ν
e
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaaGimaaqaaiaaicdaaaGccqaH9oGBdaWgaaWcbaGaamyzaaqabaaaaa@3E36@
.
Z
A
X→
Z−1
A
Y+
1
0
e+
0
0
ν
e
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaamOwaaqaaiaadgeaaaGccaWGybGaeyOKH4QaaGPaVpaaDaaaleaacaWGAbGaeyOeI0IaaGymaaqaaiaadgeaaaGccaWGzbGaey4kaSIaaGPaVpaaDaaaleaacaaIXaaabaGaaGimaaaakiaadwgacqGHRaWkcaaMc8+aa0baaSqaaiaaicdaaeaacaaIWaaaaOGaeqyVd42aaSbaaSqaaiaadwgaaeqaaaaa@5039@
Exemple :
15
30
X→
14
30
Y+
1
0
e+
0
0
ν
e
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaaGymaiaaiwdaaeaacaaIZaGaaGimaaaakiaadIfacqGHsgIRcaaMc8+aa0baaSqaaiaaigdacaaI0aaabaGaaG4maiaaicdaaaGccaWGzbGaey4kaSIaaGPaVpaaDaaaleaacaaIXaaabaGaaGimaaaakiaadwgacqGHRaWkcaaMc8+aa0baaSqaaiaaicdaaeaacaaIWaaaaOGaeqyVd42aaSbaaSqaaiaadwgaaeqaaaaa@5128@
Remarque : Les radionucléides
β
+
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabek7aInaaCaaaleqabaGaey4kaScaaaaa@3AE2@
sont des radionucléides qui possèdent trop de protons
par rapport aux nucléides stables de même nombre de masse A. La réaction
peut-être interprétée comme la transformation d’un proton en neutron.
→
+1 neutron
−1 proton
Z
A
X→
Z−1
A
Y+
1
0
e+
0
0
ν
e
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOabaiqabaWaa4alaSqaaiabgkHiTiaaygW7caqGXaGaaeiiaiaabchacaqGYbGaae4BaiaabshacaqGVbGaaeOBaaqaaiaabUcacaqGXaGaaeiiaiaab6gacaqGLbGaaeyDaiaabshacaqGYbGaae4Baiaab6gaaOGaayPKHaaabaGaaGPaVpaaDaaaleaacaWGAbaabaGaamyqaaaakiaadIfacqGHsgIRcaaMc8+aa0baaSqaaiaadQfacqGHsislcaaIXaaabaGaamyqaaaakiaadMfacqGHRaWkcaaMc8+aa0baaSqaaiaaigdaaeaacaaIWaaaaOGaamyzaiabgUcaRiaaykW7daqhaaWcbaGaaGimaaqaaiaaicdaaaGccqaH9oGBdaWgaaWcbaGaamyzaaqabaaaaaa@6406@
d Désexcitation
γ
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabeo7aNbaa@39D9@
Le noyau fils est en général obtenu dans un état excité
(niveau d'énergie élevé) noté
Y
∗
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaadMfadaahaaWcbeqaceaaVeIaey4fIOcaaaaa@3A7F@
.
Le noyau fils évacue cette énergie excédentaire en émettant un rayonnement électromagnétique
γ
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabeo7aNbaa@39D9@
.
On écrira:
Z
A
Y
∗
→
Z
A
Y+γ
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaamOwaaqaaiaadgeaaaGccaWGzbWaaWbaaSqabeGabaWlHiabgEHiQaaakiabgkziUkaaykW7daqhaaWcbaGaamOwaaqaaiaadgeaaaGccaWGzbGaey4kaSIaeq4SdCgaaa@46AB@
6. Activité d'une source radioactive
a.
Définition
L'activité A d'un échantillon radioactif est égale au
nombre moyen de désintégrations qu’il produit par seconde. Elle s'exprime en
becquerels (Bq) (1Bq=1 désintégration par seconde).
Remarque : L’activité dépend de la masse de
l’échantillon. Or le nombre de noyaux susceptibles de se désintégrer diminue au
cours du temps et l’activité diminue elle aussi au cours du temps.
b. Demi-vie radioactive.
La demi-vie radioactive, notée
t
1/2
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaadshadaWgaaWcbaGaaGymaiaac+cacaaIYaaabeaaaaa@3B81@
,
d'un échantillon de noyaux radioactifs est égale à la durée nécessaire pour
que, statistiquement, la moitié des noyaux radioactifs initialement présents
dans l'échantillon se désintègrent.
II. Réactions nucléaires provoquées
1. La fission nucléaire: réaction en chaîne
Définition : La fission est une réaction
nucléaire provoquée au cours de laquelle un noyau lourd "fissible"
(de numéro atomique élevé) donne naissance à deux noyaux plus légers.
Exemple :
0
1
n+
92
235
U→
38
94
Sr+
54
140
Xe+2
0
1
n
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaaGimaaqaaiaaigdaaaGccaWGUbGaey4kaSIaaGPaVpaaDaaaleaacaaI5aGaaGOmaaqaaiaaikdacaaIZaGaaGynaaaakiaadwfacqGHsgIRcaaMc8+aa0baaSqaaiaaiodacaaI4aaabaGaaGyoaiaaisdaaaGccaWGtbGaamOCaiabgUcaRiaaykW7daqhaaWcbaGaaGynaiaaisdaaeaacaaIXaGaaGinaiaaicdaaaGccaWGybGaamyzaiabgUcaRiaaikdacaaMc8+aa0baaSqaaiaaicdaaeaacaaIXaaaaOGaamOBaaaa@59F2@
Réaction en chaîne: Les neutrons émis lors de la
fission peuvent à leur tour provoquer la fission d'autres noyaux. Si le nombre
de neutrons émis lors de chaque fission est supérieur à 1, il peut se produire
une réaction en chaîne qui devient rapidement incontrôlable (principe de la
bombe à fission). Dans les centrales nucléaires, la réaction en chaîne est
contrôlée par des barres qui absorbent une partie du flux de neutrons.
2. La fusion nucléaire
Définition: La fusion nucléaire est une réaction au
cours de laquelle deux noyaux légers s'unissent pour former un noyau plus
lourd.
Exemple : Deux noyaux de deutérium (isotope de
l’hydrogène) peuvent fusionner pour donner un noyau de tritium et un proton :
1
2
H+
1
2
H→
1
3
H+
1
1
p
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaykW7daqhaaWcbaGaaGymaaqaaiaaikdaaaGccaWGibGaey4kaSIaaGPaVpaaDaaaleaacaaIXaaabaGaaGOmaaaakiaadIeacqGHsgIRcaaMc8+aa0baaSqaaiaaigdaaeaacaaIZaaaaOGaamisaiabgUcaRiaaykW7caaMc8+aa0baaSqaaiaaigdaaeaacaaIXaaaaOGaamiCaaaa@4DAE@
Remarques :
Pour que la fusion soit possible, les deux
noyaux doivent posséder une grande énergie cinétique de façon à vaincre les
forces de répulsion électriques. Pour cela le milieu doit être porté à très
haute température et se trouve alors sous forme de plasma.
L'énergie libérée au cours d'une fusion est
considérable. Ce sont des réactions de fusion qui produisent l'énergie des
étoiles. Dans la bombe thermonucléaire (appelée bombe H), la fusion nucléaire
est incontrôlée et explosive. La très haute température nécessaire au
déclenchement de la réaction est obtenue grâce à une bombe à fission (bombe A)
portant le nom d'"allumette". Ce type de réaction présenterait un
grand intérêt pour la production d'énergie sur Terre, mais malheureusement, on
ne sait pour l'instant pas la contrôler pour produire de l'électricité.
III. Bilan d’énergie
1. Equivalence masse énergie
Postulat d'Einstein (1905): Un système de masse m
possède lorsqu'il est au repos, une énergie:
E=m
c
2
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaamaaL4babaGaamyraiabg2da9iaad2gacaWGJbWaaWbaaSqabeaacaaIYaaaaaaaaaa@3D0C@
avec
{
E: énergie du système en joules (J)
m: masse du système en kilogrammes (kg)
c: célérité de la lumière dans le vide (c=3,0×
10
8
m
.s
-1
)
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=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@AD89@
2. Unités de masse et d'énergie
Le joule est une unité d'énergie inadaptée à l'échelle
microscopique. On utilise plutôt à cette échelle l'électron volt (eV):
1 eV=1,60×
10
−19
J
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaamaaL4babaGaaGymaiaaykW7caWGLbGaamOvaiabg2da9iaaigdacaGGSaGaaGOnaiaaicdacqGHxdaTcaaIXaGaaGimamaaCaaaleqabaGaeyOeI0IaaGymaiaaiMdaaaGccaaMc8UaamOsaaaaaaa@48F7@
Remarque:
1 Mev=
10
6
eV=1,60×
10
−13
J
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaaigdacaaMc8UaamytaiaadwgacaWG2bGaeyypa0JaaGymaiaaicdadaahaaWcbeqaaiaaiAdaaaGccaaMc8UaamyzaiaadAfacqGH9aqpcaaIXaGaaiilaiaaiAdacaaIWaGaey41aqRaaGymaiaaicdadaahaaWcbeqaaiabgkHiTiaaigdacaaIZaaaaOGaaGPaVlaadQeaaaa@505E@
A cette échelle, il est possible d'utiliser comme unité de
masse l'unité de masse atomique (u).
1 u=1,66×
10
−27
kg
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaamaaL4babaGaaGymaiaaykW7caWG1bGaeyypa0JaaGymaiaacYcacaaI2aGaaGOnaiabgEna0kaaigdacaaIWaWaaWbaaSqabeaacqGHsislcaaIYaGaaG4naaaakiaaykW7caWGRbGaam4zaaaaaaa@493E@
3. Défaut de masse du noyau et énergie de liaison
Expérimentalement, on a constaté que la masse du noyau
atomique est inférieure à la somme des masses des nucléons qui le constituent.
On peut écrire:
m(noyau)<Z×
m
p
+(A−Z)×
m
n
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaad2gacaGGOaGaamOBaiaad+gacaWG5bGaamyyaiaadwhacaGGPaGaeyipaWJaamOwaiabgEna0kaad2gadaWgaaWcbaGaamiCaaqabaGccqGHRaWkcaGGOaGaamyqaiabgkHiTiaadQfacaGGPaGaey41aqRaamyBamaaBaaaleaacaWGUbaabeaaaaa@4E4E@
On appelle défaut de masse du noyau la quantité:
Δm
(
Z
A
X)=Z×
m
p
+(A−Z)×
m
n
−m(noyau)
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaamaaL4babaGaeuiLdqKaamyBaiaacIcadaqhaaWcbaGaamOwaaqaaiaadgeaaaGccaWGybGaaiykaiabg2da9iaadQfacqGHxdaTcaWGTbWaaSbaaSqaaiaadchaaeqaaOGaey4kaSIaaiikaiaadgeacqGHsislcaWGAbGaaiykaiabgEna0kaad2gadaWgaaWcbaGaamOBaaqabaGccqGHsislcaWGTbGaaiikaiaad6gacaWGVbGaamyEaiaadggacaWG1bGaaiykaaaaaaa@55F8@
On remarquera que
Δm>0
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabfs5aejaad2gacqGH+aGpcaaIWaaaaa@3C4C@
.
Définition: On appelle énergie de liaison d'un
noyau l'énergie qui correspond au défaut de masse de ce noyau.
E
l
=Δm
(
Z
A
X)×
c
2
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaamaaL4babaGaamyramaaBaaaleaacaWGSbaabeaakiabg2da9iabfs5aejaad2gacaGGOaWaa0baaSqaaiaadQfaaeaacaWGbbaaaOGaamiwaiaacMcacqGHxdaTcaWGJbWaaWbaaSqabeaacaaIYaaaaaaaaaa@45C2@
avec
{
El: énergie de liaison du noyau (J)
Δ
m(
Z
A
X): défaut de masse du noyau (kg)
c: célérité de la lumière dans le vide (m
.s
-1
)
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaamaaceaaeaqabeaacaqGfbGaaeiBaiaabQdacaqGGaGaaey6aiaab6gacaqGLbGaaeOCaiaabEgacaqGPbGaaeyzaiaabccacaqGKbGaaeyzaiaabccacaqGSbGaaeyAaiaabggacaqGPbGaae4Caiaab+gacaqGUbGaaeiiaiaabsgacaqG1bGaaeiiaiaab6gacaqGVbGaaeyEaiaabggacaqG1bGaaeiiaiaabIcacaqGkbGaaeykaaqaaiabfs5aejaab2gacaqGOaWaa0baaSqaaiaabQfaaeaacaqGbbaaaOGaaeiwaiaabMcacaqG6aGaaeiiaiaabsgacaqGPdGaaeOzaiaabggacaqG1bGaaeiDaiaabccacaqGKbGaaeyzaiaabccacaqGTbGaaeyyaiaabohacaqGZbGaaeyzaiaabccacaqGKbGaaeyDaiaabccacaqGUbGaae4BaiaabMhacaqGHbGaaeyDaiaabccacaqGOaGaae4AaiaabEgacaqGPaaabaGaae4yaiaabQdacaqGGaGaae4yaiaabMoacaqGSbGaaey6aiaabkhacaqGPbGaaeiDaiaabMoacaqGGaGaaeizaiaabwgacaqGGaGaaeiBaiaabggacaqGGaGaaeiBaiaabwhacaqGTbGaaeyAaiaabIoacaqGYbGaaeyzaiaabccacaqGKbGaaeyyaiaab6gacaqGZbGaaeiiaiaabYgacaqGLbGaaeiiaiaabAhacaqGPbGaaeizaiaabwgacaqGGaGaaeikaiaab2gacaqGUaGaae4CamaaCaaaleqabaGaaeylaiaabgdaaaGccaqGPaaaaiaawUhaaaaa@A200@
4. Energie libérée lors d’une réaction nucléaire
Lorsqu’une réaction nucléaire libère de l’énergie (sous
forme d’énergie cinétique des particules émises et d’énergie du rayonnement
γ
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabeo7aNbaa@39D9@
), la masse des produits est inférieure à
la masse des réactifs.
Définition: On appelle variation de masse d’une réaction nucléaire la quantité :
Δm(réaction)=m(produits)−m(réactifs)
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaamaaL4babaGaeuiLdqKaamyBaiaacIcacaWGYbGaamy6aiaadggacaWGJbGaamiDaiaadMgacaWGVbGaamOBaiaacMcacqGH9aqpcaWGTbGaaiikaiaadchacaWGYbGaam4BaiaadsgacaWG1bGaamyAaiaadshacaWGZbGaaiykaiabgkHiTiaad2gacaGGOaGaamOCaiaadMoacaWGHbGaam4yaiaadshacaWGPbGaamOzaiaadohacaGGPaaaaaaa@5A53@
On remarquera que
Δm(réaction)<0
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabfs5aejaad2gacaGGOaGaamOCaiaadMoacaWGHbGaam4yaiaadshacaWGPbGaam4Baiaad6gacaGGPaGaeyipaWJaaGimaaaa@45A2@
.
Lors d’une réaction nucléaire, l’énergie libérée
s’écrit :
E
lib
(réaction)=|
Δm(réaction)×
c
2
|
MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaamaaL4babaGaamyramaaBaaaleaacaWGSbGaamyAaiaadkgaaeqaaOGaaiikaiaadkhacaWGPdGaamyyaiaadogacaWG0bGaamyAaiaad+gacaWGUbGaaiykaiabg2da9maaemaabaGaeuiLdqKaamyBaiaacIcacaWGYbGaamy6aiaadggacaWGJbGaamiDaiaadMgacaWGVbGaamOBaiaacMcacqGHxdaTcaWGJbWaaWbaaSqabeaacaaIYaaaaaGccaGLhWUaayjcSdaaaaaa@5965@
Impression