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Energie nucléaire et Calculatrice...

Posté par
pas_diD
28-04-12 à 21:20

Bonjour tout le monde
je suis depuis ce matin sur un exercice un peu compliqué , alors voila je dois calculer les énergies dégagées en joules (J) puis en électron Volts (eV) des deux deux réactions nucléaires du plutonium 241, la première est une équation de désintégration qui donne de l'Américium (Am) avec émission d'une particule bêta-. jusque là pas de problème, j'ai compris qu'il fallait que je calcul d'abord les variation de masse pour ensuite calculer les variations d'énergie (E=m*c[sup][/sup]), mais je bloque au calcul de la variation de masse, j'ai additionné les masses de l'américium 241 (400,2010-27 kg) et de la particule bêta- (9.10910-31 kg) pour ensuite effectuer la soustraction entre le résultat obtenu et la masse du plutonium 241 (400,2010-27 kg)
ça me donne l'opération suivante:

m= ((400,2010-27)+(9.10910-31))-(400,2010-27)
dès que je la tape comme ça sur ma calculette je trouve comme résultat :

9,10910-31 joules
(normal les deux autres facteurs s'annulent et ça c'est le résultat que je suis censé trouvé, j'ai la correction)
dès que je calcul les deux premiers facteurs cad:

(400,2010-27)+(9,10910-31)
auquel je soustraits ensuite directement à la valeur approché que me donne la calculatrice (sans la modifier cf:règle des chiffres significatifs) la masse du plutonium (400,2010-27 kg)
ma calculette m'affiche toujours le bon résultat cad:

9,10910-31
mais le problème, c'est que quand j'applique la règle des chiffres significatifs à la valeur approché que j'ai trouvé précédemment (dans une addition ou soustraction pas plus de décimales que le terme qui en a le moins) je trouve comme résultat au premier calcul (ps: dites moi si je me suis trompé):

4,0010-25  (et plus 4,0020091110-25 qui est la valeur approché) et quand je fais la soustraction avec la masse du plutonium:

(4,0010-25)-(400,2010-27)
je trouve un résultat complètement différent!!:

-210-28
(essayez sur vos calculettes vous verrez)
je ne comprend vraiment pas pourquoi il y a un tel écart et je ne pense m'être trompé avec les chiffres significatifs ou la rédaction dans la calculette
svp, aidez moi cet exercice est en train de me rendre fou!!
merci à tous ceux qui pourront m'aider si je n'ai pas été très clair je m'en excuse d'avance (en fait ce n'est pas très clair dans ma tête non plus --' )

Posté par
pas_diD
re : Energie nucléaire et Calculatrice... 28-04-12 à 23:10

Je viens de me relire et je me rends compte que c'est... un peu incompréhensible je vais essayer de résumer:
en gros je voudrais savoir si il était correcte de remplacer 4,0020091110-25 (qui est une valeur approchée) par 4,0010-25 (en appliquant la règle des chiffres significatifs) dans le calcul:

(4,0020091110-25)-(400,2010-27)

et ce sachant que les résultats obtenus lorsque l'on remplace sont totalement différents
j'espère que cette fois j'ai été plus clair

Posté par
J-P
re : Energie nucléaire et Calculatrice... 29-04-12 à 10:11

Avec les réactions nucléaires, il ne faut pas virer les chiffres significatifs connus.

Ecris l'énoncé qu'on t'a donné, il se peut  qu'il y ait une bourde dedans.
En effet, de tels énoncés (à partir de la désintégration du Pu241) existent un peu partout sur le net et il y a pratiquement la même erreur dans tous. Et je soupçonne, avec la bribe d'énoncé que tu as donné au début, que ton énoncé pourrait bien aussi être foireux.

Ecris donc l'énoncé qu'on t'a donné ... Sans en changer un seul mot.

Posté par
pas_diD
ça va être un peu long 29-04-12 à 14:38

( d'abord merci de m'avoir répondu je commençais à penser que ce que j'avais posté était indéchiffrable )

donc voici l'énoncé:
1. Calculer les énergies dégagées, en J puis en eV, par les deux réactions nucléaires du plutonium 241.

a.  241          241
        Pu    Am   +  -
     94          95

(désolé pour les indices s'ils sont très éloignés c'est parce que je n'ai pas trouvé le moyen de les rapprocher)

Données:
masse de Pu: 400,2010-27 Kg
masse de Am: 400,2010-27 Kg
masse de -: (9,10910-4)10-27=9,10910-31 Kg

moi je suuis parti sur le calcul de m pour ensuite à l'aide de la formule:
Elibéré=E=mc2
calculer l'énergie dégagée par cette réaction

donc ça ma donné (dites moi si je me trompe):
m= (400,2010-27 + 9,10910-31) - (400,2010-27)

et c'est là que tout se complique, en effet je calcul d'abord le premier membre entre parenthèse, ce qui me donne une valeur approché (4,0020091110-25) que je simplifie en appliquant la règle des chiffres significatifs (dans le résultat d'une une addition ou soustraction pas plus de décimale que la donnée qui en comporte le moins) et j'obtiens comme nouveau calcul:
m= (4,0010-25) - (400,2010-27)

pour obtenir le résultat de:
m= -210-28

alors que dans le manuel le résultat attendu est:
m= 9,10910[sup]-31

d'ailleurs je suis tout à fait d'accord avec eux sachant que dans la première opération deux termes sont censés s'annuler, je pense que c'est moi qui a fait une erreur mais je ne sais absolumment pas où
en gros je suis bloqué au calcul de m ce qui m'empêche de passer à la suite et j'ai le même problème dans tous les exercices de ce genre

Posté par
J-P
re : Energie nucléaire et Calculatrice... 29-04-12 à 16:30

Les données de l'énoncé sont farfelues.
Elles entraîneraient d'ailleurs une augmentation de masse suite à la réaction nucléaire au lieu d'une perte de masse.

En plus, il est clair que tu as fait une erreur de calculs.

Delta m= (400,20 10^-27 + 9,109 10^-31) - (400,20 10^-27)
Delta m= 9,109 10^-31 kg

Mais ce ne peut pas être correct (car en réalité, Delta m doit être négatif)
------------
Juste pour info, voila des données moins fausses :

masse du noyau de plutonium 241 : m(Pu) = 241,00514 u = 400,19819.10^-27 kg
masse du noyau d' américium 241 : m(Am) = 241,00457 u = 400,19724.10^-27 kg
me = 5,4858.10^-4 u = 9,109.10^-31 kg

Pu(241,94) ---> Am(241,95) + e(0;-1)
Delta m = 400,19724.10^-27 + 9,109.10^-31 - 400,19819.10^-27 = -3,9.10^-32 kg

E = 3,9.10^-32 * (2,9979.10^8)² = 3,5.10^-15 J = 0,022 MeV

Et l'énergie trouvée colle bien avec l'énergie donnée dans le lien : dans lequel, on annonce une énergie de désintégration Beta- du Pu241 égale à 0,021 MeV
-----
No comment.

Posté par
pas_diD
re : Energie nucléaire et Calculatrice... 29-04-12 à 17:32

Citation :

Les données de l'énoncé sont farfelues.
Elles entraîneraient d'ailleurs une augmentation de masse suite à la réaction nucléaire au lieu d'une perte de masse.

En plus, il est clair que tu as fait une erreur de calculs.

Delta m= (400,20 10^-27 + 9,109 10^-31) - (400,20 10^-27)
Delta m= 9,109 10^-31 kg


c'est justement de ce calcul dont je veux parler, je ne comprends pas comment on arrive au résulta de delta m= 9,10910-31, parce que moi voici comment j'effectue ce calcul:

m= (400,2010-27 + 9,10910-31) - (400,2010-27)
      = (4,0020091110-25) - (400,2010-27)
       (4,0010-25) - (400,2010-27)  attention je pense que c'est sur cette ligne que je commet l'erreur: j'ai arrondie (4,0020091110-25) par (4,0010-25) par la règle des chiffres significatifs comme je l'ai déjà dit
m -210-28 J

je sais que le calcul est faux mais je ne comprends pas pourquoi je ne trouve pas une valeur à peu près similaire à celle que je trouve lorsque je n'arrondis pas ma valeur approché, c'est pourtant bien comme je l'ai fait qu'il faut s'y prendre non? parce que la, je sèche et à cause de cette erreur, je ne peux pas avancer dans l'exercice...


Ps: est ce que vous pouvez me détailler le calcul que j'ai mis en citation parce que je sais qu'il est simple, mais je ne comprends vraiment pas où j'ai pu me tromper et ce n'est pas la première fois que je trouve un résultat "à coté de la plaque" dans ce genre d'exos, je fais la même erreur dans la question b. (toujours au calcul de delta m) où il faut procéder de la même manière mais avec une équation de fission du plutonium cette fois (j'envoie mon calcul si vous voulez).

Posté par
J-P
re : Energie nucléaire et Calculatrice... 29-04-12 à 19:12

Citation :
J'ai arrondie (4,00200911 X 10^-25) par (4,00 10^-25) par la règle des chiffres significatifs comme je l'ai déjà dit


Je te l'ai déjà écrit, il ne faut pas faire des arrondis tels que tu les faits avec des calculs de différences de masses dans les réactions nucléaires.
Tes arrondis amènent des erreurs plus grandes que la réponse finale à trouver.

Dans le calcul : Delta m = (\red 400,20.10^{-27} + 9,109.10^-31) - \red 400,20.10^{-27}

Il est quand même évident que les machins en rouge se suppriment et que donc le résultat final est :

Delta m = 9,109.10^-31 kg

... qui est la réponse du corrigé.

Et voila, on est content ... bien que cette réponse ne correspond en rien à la réalité comme je l'ai expliqué dans mon premier message.

-----

Posté par
pas_diD
re : Energie nucléaire et Calculatrice... 29-04-12 à 22:11

Citation :
Je te l'ai déjà écrit, il ne faut pas faire des arrondis tels que tu les faits avec des calculs de différences de masses dans les réactions nucléaires.
Tes arrondis amènent des erreurs plus grandes que la réponse finale à trouver.


ah oui... désolé j'ai pas fait attention donc si j'ai bien compris: plus d'arrondi sur les additions ou soustractions.

merci beaucoup!  

(je vais retourner à mes calculs!)

Posté par
J-P
re : Energie nucléaire et Calculatrice... 01-05-12 à 10:30

Complément à mes réponses, pour bien mettre les points sur les "i".

Les masses données dans l'énoncé soit : 400,20.10^-27 kg pour l'AM241 et le Pu(241) ne sont pas satisfaisantes dans le problème posé.

Pour calculer avec une précision honnète la différence de masse due à la désintégration Beta, il faut avoir bien plus de chiffres significatifs dans ces 2 données.

Il faut au moins une "précision" 10 fois meilleure que la masse d'un électron, donc, il faut que les masses données le soient à mieux que (1/10)*9.10^-31, soit environ des masses à +/- 10^-31 kg près

Il manque donc au moins 2 chiffres significatifs (et mieux 3 ) aux masses de l'énoncé (AM2241 et Pu(241) pour que cet énoncé soit "acceptable" et ne conduise pas à un résultat tout à à coté de la réalité.
-----
Mais, ce genre "d'évidence" passe, malheureusement, trop souvent, 100 lieues au dessus de la tête des enseignants.






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