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Energie fusion soleil

Posté par
Micropure
18-10-15 à 18:42

Bonjour, j'ai besoin d'un peu d'aide.

Réaction fusion ayant lieu dans le soleil : 2 atomes d'hélium + 2 neutrons = un atome d'hélium 4
Question : Quelle masse d'hydrogène le soleil consomme-t-il à chaque seconde, sachant qu'il rayonne une puissance de 5*1026 W ? On donne : mn=1.00866u ; mp=1.00728u ; MHe=4.0026u

Calcul de la variation de masse :
m = 4.0026-(2*1.00728 + 2*1.00866)= -2.928x10-2u
La fusion des deux atomes d'hélium avec les deux neutrons libèrent 27.27432MeV soit 4.36982*10-12J

Toute les secondes, le soleil émet 5x1026W c'est à dire 5x1026J (E=P*t)

Nombre de réactions de fusion pour libérer cette énergie :
5*1026/4.36982x10-12=1.14421*1038 réactions de fusion par seconde

Le soleil consomme 2*1.14421*1038 = 2.28842*1038 atomes d'hydrogène par seconde
Un noyau d'hydrogène à une masse de 1.00728u donc le soleil consomme 1.00728*2.28842*1038 2.30508*1038u 382767505 tonne

Posté par
Micropure
re : Energie fusion soleil 18-10-15 à 20:36

Je me suis trompé dans l'énoncé car il faut lire :

Réaction fusion ayant lieu dans le soleil : 2 atomes d'hydrogène + 2 neutrons = un atome d'hélium 4

Posté par
J-P
re : Energie fusion soleil 19-10-15 à 11:22

A partir de tes données :

2 H(1,1) + 2 n(1,0) ---> He(4,2)

Delta m = 4,0026 - 2 * 1,00728 - 2 * 1,00866 = -0,02928 u

E = -0,02938 * 931,5 = -27,27432 MeV = - 4,37.10^-12 J

N = 5.10^26/(4,37.10^-12) = 1,14.10^38 réactions par seconde.

Soit 2,28.10^38 noyaux de H(1,1) par seconde pour la fusion.

m = 2,28.10^38 * 1,00728 * 1,66.10^-27 = 3,8.10^11 kg = 3,8.10^8 tonnes
------------

Rien à redire à tes calculs (sauf que certains résultats comportent trop de chiffres significatifs)

REMARQUE :

Par contre, la réaction de fusion donnée dans l'énoncé n'est pas celle qui se passe en toute grosse majorité dans le Soleil et que donc, comme tout part de cette réaction, les résulats sont forcément loin de la réalité.

Les réactions de fusions dans le soleil se font en plusieurs étapes, en regroupant ces étapes, la plupart des ractions sont alors comme ce qui suit :

4 H(1,1) ---> He(4,2) + 2e(0,1) + 2 photons gamma + 2 neutrino.  (e étant un positon)

Le défaut de masse de cette récation est : Delta m = 4,00151 + 2 * 0,00055 - 4 * 1,00728 = -0,02651 u

E = -0,02651 * 931,5 = -24,694 MeV = - 3,96.10^-12 J

De plus, le flux énergétique du Soleil est plutôt de 4.10^26 W

N = 4.10^26/(3,96.10^-12) = 1,01.10^38 réactions par seconde.

Soit 4 * 1,01.10^38 = 4,04.10^38 noyaux de H(1,1) par seconde pour la fusion.

m = 4,04.10^38 * 1,00728 * 1,66.10^-27 = 6,76.10^11 kg = 6,8.10^8 tonnes

La masse d'hydrogène consommée chaque seconde dans le Soleil est d'environ 680 millions de tonnes.

Sauf distraction.  

Posté par
Micropure
re : Energie fusion soleil 19-10-15 à 13:59

Je trouve qu'il est dommage de demander à des élèves de faire des exercices comportant des valeurs erronées ou partiellement justes (puissance de rayonnement du soleil qui est fausse, calculs à partir d'une réaction nucléaire qui ne reflète pas la réalité)
J'ai pris note de tes remarques (utilisation d'un résultat négatif pour une énergie libérée, réduction des chiffres significatifs pour certains résultats).

Merci beaucoup



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