Un système au repos possède une énergie due à sa masse, appelée énergie de masse.
Elle est définie par Emasse=mc2
avec :
E : énergie de masse (J)
m : masse (kg)
c : vitesse de la lumière dans le vide (c=3,0.108m.s−1)
BDéfaut de masse
Propriété
Masse d'un noyau
La masse d’un noyau est toujours inférieure à la somme des masses des nucléons qui le compose.
Cette différence de masse est appelée défaut de masse (△m).
Formule
Défaut de masse
Soit pour un noyau ZAX :
△m(ZAX)=((Zmproton+(A−Z)mneutron)−mnoyau)
CÉnergie libérée lors des transformations nucléaires
Propriété
Quand la masse d’un système varie, alors son énergie varie.
Si la masse d’un système diminue, son énergie diminue et ce système fournie ainsi de l’énergie au milieu extérieur.
Formule
Énergie libérée
Pour déterminer l’énergie libérée lors d’une transformation nucléaire, on utilise la relation liant le défaut de masse lors de cette transformation :
Elib=△m.c2
soit Elib=(mfinale−minitiale)×c2
avec :
Elib : énergie libérée (J)
mfinale et minitiale : masse des composées en kg
c : vitesse de la lumière dans le vide (c=3,0.108m.s−1)
DOrdre de grandeur des énergies mises en jeu
Remarque
L’énergie libérée lors d’une transformation nucléaire par gramme de matière est bien plus importante que les énergies mises en jeu lors des transformations chimiques (plus de 105 fois plus importante).
Exemple
fusion : 3.1011J par gramme d'hydrogène fusionné ;
fission : 8.1010J par gramme d'uranium 235 fissionné ;
désintégration α : 2.109J par gramme de radon désintégré ;
combustion du pétrole : 4.104J par gramme de pétrole brûlé ;
combustion du charbon : 3.104J par gramme de charbon brûlé.