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Energie solaire
J'ai a faire un exercice qui me pose beaucoup de problemes, je sais meme pas par ou commencer... est-ce que vous pourriez m'aider? merci d'avance!
L'energie rayonnée par le soleil provient de la fusion de 4 noyaux d'hidrogène (ou protons) en un noyau d'helium, selon l'équation bilan:
411H--->42He + 201e
1)Cette fusion se produit en plusieures étapes, indiquées si dessous de façon incomplète puisque certains noyaux sont écris sous la forme ??X ou ??Y
Il vous est demandé de réecrire chaque equation en précisant à chaque fois le symbole chimique réel du noyau noté X ou Y, ainsi que nombre de charge et son nombre de masse.
equation 1: 11H + 11H-->??X + 01e
equation 2: ??X + 11H-->??Y
equation 3: ??Y + ??Y-->11H + 11H + 42He
2) expliquez comment on peut obtenir l'equation bilan a partir des trois equations bilan proposées a la question précedente.
3) calculez en J puis en MeV, l'énergie degagée lors de la fusion de 4 noyaux d'Hidrogène selon l'équation bilan.
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Données: masse 1 positon: 0,00055 u
masse 1 proton: 1,00728 u
masse 1 noyau d'helium 4: 4,00151 u
celérité de la lumière: 3,00·108 m·s-1
1 eV = 1, 60·10-19J
1 u= 1,66·10-27Kg
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4) sachant que la puissance rayonnée par le soleil vaut 4,0·1026 W, calculez la perte de masse du soleil en 1 seconde
5) en supposant que le soleil, de masse 2,0·1030Kg, ne soit constitué, a un instant origine que d'atomes d'hidrogène et qu'il rayonne une puissance constante de 4,0·1026W, calculez quelle sera sa durée de fonctionement en milliards d'années en considerant qu'il cesse d'emetre lorsque tout l'hidrogene est transformé en helium 4
(re)bonsoir 
Question 1 :
Il faut avoir le même nombre total de nucléons et de protons avant et après la réaction.
equation 1: 11H + 11H --> 21H + 01e
Deux noyaux de Hydrogène (c'est-à-dire deux protons) ont réagi pour former un noyau de deutérium (c'est-à-dire un noyau d'hydrogène avec un neutron en plus. Pour cela, il a fallu que l'un des deux protons devienne un neutron en rejetant un positron 01e.
equation 2: 21H + 11H --> 32He
Le noyau de deutérium formé à l'étape précédente a réagi avec un noyau d'hydrogène pour former un noyau d'hélium 3 (un isotope d'hélium avec seulement un neutron au lieu de deux).
equation 3: 32He + 32He --> 11H + 11H + 42He
Deux noyaux d'hélium 3 ont réagi pour former un noyau d'hélium 4 en rejetant deux protons.
Question 2 :
La réaction de l'équation 2 aboutit à la formation d'un noyau d'hélium 3, or il en faut deux pour former un noyau d'hélium 4. Pour mettre les équations 2 et 3 bout à bout, il faut donc multiplier par deux les coefficients de l'équation 2 :
2 21H + 2 11H --> 2 32He --> 2 11H + 42He
L'équation 1 décrit la formation d'un noyau de deutérium à partir de deux protons. Pour la mettre bout à bout avec les deux autres, il faut non seulement multiplier les coefficients par 2 pour former deux noyaux de deutérium, mais également "prévoir" les deux protons supplémentaires nécessaires à l'étape 2.
6 11H --> 2 21H + 2 11H + 201e --> 2 32He + 201e --> 2 11H + 42He + 201e
En ignorant les réactions intermédiaires, on a :
6 11H --> 2 11H + 42He + 201e
On peut "Simpifier par 2 11H qu'on retrouve de part et d'autre :
4 11H --> 42He + 201e
Question 3 :
Il faut calculer la masse totale avant et après la réaction. L'énergie dégagée pourra être calculée à partir de la perte de masse avec l'équation que je t'ai indiquée dans ton autre topic.
Pour les questions 4 et 5, on verra dans un prochain post. Cet exercice est assez compliqué, il vaut mieux procéder par étapes...
A bientôt
bonjour! j'ai essayé aujourd'hui de faire les deux dernieres questions mais j'arrive pas du tout....
(re)bonjour
Pour la question 3 :
je trouve une perte de masse de 0,02651 u soit environ 4,4 * 10-29 kg pendant la réaction.
Celà donne une énergie libérée d'environ 3,96 * 10-12 J soit 25 Mev.
Question 4 :
On nous dit que le rayonnement solaire a une puissance de 4,0 * 1026 W.
Sachant que 1W = 1 J.s-1, cela veut dire que le Soleil dégage 4,0 * 1026 Joules par seconde.
Si une réaction dégage 3,96 * 10-12 J, cela veut dire qu'il y a :
(4,0 * 1026)/3,96 * 10-12 
1,01 * 1038 réactions par seconde à l'intérieur du Soleil.
Chaque réaction provoquant une perte de masse d'environ 4,4 * 10-29 kg, la perte de masse totale en 1 seconde atteint donc :
1,01 * 1038 * 4,4 * 10-29 4,44 * 109 kg.
C'est-à-dire : 4,44 millions de tonnes (!)
pour calculer la perte de masse je trouve tout le temps une valeur négative, est-ce que vous pourriez préciser les étapes de vos calculs?
merci!
Pour la question 5 :
Reprenons l'équation de la réaction.
Elle entraîne une perte de masse d'environ 4,4 * 10-29 kg ce qui équivaut à environ 0,658% de la masse initiale.
En supposant que le Soleil, d'une masse égale à 2,0 * 1030 Kg, soit constitué entièrement de noyaux d'hydrogène, lorsqu'ils auront tous réagi, le Soleil aura perdu 0,658% de sa masse initiale, c'est-à-dire :
2,0 * 1030 * 0,658/100 1,316 * 1028 kg.
(oups... fausse manoeuvre)
... reprenons :
A la question 4, on a calculé que le soleil perd environ 4,44 * 109 kg par seconde.
Pour perdre 1,316 * 1028 kg, il mettra :
1,316 * 1028/4,44 * 109 2,964 * 1018 secondes.
Celà équivaut à environ 94 milliards d'années...
Ici aussi mes resultats s'eloignent un peu... pour la question 3 est-ce que vous pourriez preciser les calculs?
Masse totale avant la réaction : 4 * 1,00728 = 4,02912 u
Masse totale après la réaction : 4,00151 + 2 * 0,00055 = 4,00261 u
Perte de masse : 4,02912 - 4,00261 = 0,02651 u
Perte de masse en kg : 0,02651 * 1,76 * 10-27
...
Je viens de m'apercevoir de quelque chose : dans l'énoncé de cet exercice, on donne 1 u = 1,66·10-27 Kg. Dans l'autre, c'était 1 u = 1,76·10-27 Kg.
?!...
je pense qu'il s'agissait d'une erreur de frappe quan j'ai écrit l'ennoncé. je ferrai attention pour la prochaine fois!
merci!
J'ai trouvé la réponse sur internet : 
En fait, c'est bien 1,66 ...
Désolée de t'avoir induite en erreur...
Je reprends mes calculs là où je les ai laissés dans mon post de 21h23 :
Perte de masse en kg : 0,02651 * 1,66 * 10-27 4,4 *10-29 kg
Energie libérée par la réaction : 4,4 *10-29 * (3 * 108)2 3,96 * 10-12 J
Energie libérée en eV : (3,96 * 10-12)/(1,6 * 10-19) 2,475 * 10-7 eV soit 24,75 MeV
coucou je sais que ça fait longtemps que ce topic a été posté mais j'ai aussi cet exercice à faire et j'ai tout réussi a faire seulement la dernière question sur laquelle je bloque totalement : la 5e j'ai trouvé le même résultat que mawii qui est assez étrange car en milliard d'années ça donne 14 269 milliards d'années lol
mais je ne comprends pas comment tu as trouvé le pourcentage 0,658% ??
la masse initiale si j'ai bien compris est celle des 4 noyaux d'H et la masse finale est celle des 4 H - la perte de masse mais je ne trouve pas ce pourcentage ...
merci beaucoup d'avance ...
Flo a dit :
"Reprenons l'équation de la réaction.
Elle entraîne une perte de masse d'environ 4,4 * 10-29 kg ce qui équivaut à environ 0,658% de la masse initiale"
Cette phrase est très explicite. En fait, la masse initiale dont il parle c'est la masse initiale des 4 protons dans l'équation. Avant la réaction, on a 4 protons, soit une masse de 4*1,00728 U (6,7 10^-27 kg). Cette masse correspond au 100% de la masse initiale puisque c'est la masse initiale. Donc pour connaître le pourcentage que représente une masse de 4,4 10^-29 on fait un produit en croix :
4*1,00728*1,66 10^-27 = 100%
4,4 10^-29 = ?%
(4,4 10^-29*100)/(4*1,00728*1,66 10^-27) = 0,658%
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