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énergie solaire

Posté par
Clemi_chile
10-08-10 à 18:31

Bonjour

L'énergie rayonnée par le Soleil provient de la fusion de 4 noyaux d'hydrogène en un noyau d'hélium, selon l'équation-bilan :
411H42He + 201e

Cette fusion se produit en plusieurs étapes :
Eq.1 : 211H21H + 01e
Eq.2 : 21H + 11H32He
Eq.3 : 232He211H + 42He

On me demande d'expliquer comment on obtient l'équation-bilan à partir de ces trois équations.
J'ai réussi seulement pour l'équation 2.
C'est-à-dire qu'en multipliant par 2 cette équation on obtient l'eq.3 telle que :
221H + 211H232He211H + 42He
Et si je multiplie aussi par 2 l'eq.1 j'obtiens :
411H221H + 201e. Mais pour la suite je n'y suis pas encore parvenue.

Pourriez-vous m'orienter (sans me donner la réponse) s'il vous plaît ?

Posté par
Boltzmann_Solver
re : énergie solaire 10-08-10 à 18:36

Bonsoir clemi_chile,

Ce que tu dis est faux. L'idée ici, est de trouver trois entiers tel que a*EQ1 + b*EQ2 + c*EQ3 = Équation bilan.

Trouve moi ces entiers.

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 10-08-10 à 20:33

je n'y arrive vraiment pas.

a (211H) + b (21H + 11H) + c(242He)

Si je multiplie par 2 le deuxième membre j'aurai deux 42He.
J'aurai :

611 + 242
3 (21 + 01e) + 2 (42He)

Ca ne vas pas du tout

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 10-08-10 à 20:34

flute...

Je réécris...

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 10-08-10 à 20:36

J'aurai :
611H + 242He ---> 3 (21H + 01e)+ 242He

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 10-08-10 à 20:37

A chaque fois, soit il y a un hélium 3 ou 4 de trop soit un hydrogène 2 de trop.

Posté par
Boltzmann_Solver
re : énergie solaire 10-08-10 à 20:48

Non, ce n'est pas la méthode. C'est un peu comme les demi équation en éléctrochimie (un peu...)

Pour ton exo,

Fais une équation en prenant 2Eq1 + 2Eq2 + Eq3, tu dois retrouver l'équation bilan de ton sujet.

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 10-08-10 à 21:31

J'ai déjà écrit ca sur ma feuille (de papier) mais ca ne fonctionne pas.

Je vous l'écris comme même :

2(211H) + 2(21H + 11H) + (232He)
---> 411H + 232He + 211H + 42He
---> 811H + 242He
Si je divise par 2 les deux membres, j'ai alors :
411H + 42He

---> 221H + 201e + 42He

et après, comment dois-je faire ?

Posté par
Boltzmann_Solver
re : énergie solaire 10-08-10 à 21:40

Je puis t'assurer que cette combinaison marche.

Ton écriture n'est pas clair. Je veux voir ta réponse de la forme,

Description des opérations faites sur la réaction
Réactif ----> Produit.

Description des opérations faites sur la réaction
Réactif ----> Produit.

etc...

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 10-08-10 à 21:50

2(11H + 11H) + 2(21H + 11H) + (32He + 32He) -----> 2(21H + 01e) + 2(32He) + (11H + 11H + 42He)

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 10-08-10 à 21:51

2(21H + 01e) + 2(32He)+ (11H + 11H + 42He) -----> 2(21H + 01e) + 2(11H + 11H + 42He)

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 10-08-10 à 21:54

2(21H + 01e) + 2(11H + 11H + 42He) -----> 221H + 201e + 411H + 242He

Posté par
Boltzmann_Solver
re : énergie solaire 10-08-10 à 21:56

Raconte moi avec tes mots ce que tu fais. Il y a déjà des erreurs. Par exemple, tu me mets de l"hélium 4 à gauche alors qu'aucune des réactions n'en a à gauche.

Ensuite, tu donnes l'impression de faire des factorisations de coefficients assez curieux (il ne faut pas le faire !!!).

Déjà, raconte moi comment tu fais ça.

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 10-08-10 à 21:57

221H + 201e + 411H + 242He -----> 232He + 221H + 301e + 242He

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 10-08-10 à 22:00

Pour l'équation du message à 21:51, j'ai mis de l'hélium 4 dans les produits car dans l'équation précédente il y a 2 hélium 3. Et dans l'éq.3 on a dit que 2 atomes d'hélium 3 réagissent pour donner deux protons plus un hélium 4.

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 10-08-10 à 22:01

En fait, les réactions que j'ai écris c'est comme si il y avait des "réactions en chaîne". A chaque fois que je retrouve l'un des éléments des produits des trois équations de l'énoncé, je le remplace ensuite par le produit qu'il donne.

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 10-08-10 à 22:05

Si je dois faire :

a (réactifs eq.1) + b (réactifs eq.2) + c ( réactifs eq.3) ---> d (produits eq.1)+ b (produits eq.2) + c(produits eq.3)

Est-ce que cela veut dire que je dois juste chercher à équilibrer cette équation bilan et ne pas faire comme ce que j'ai fais précédemment ?

Posté par
Boltzmann_Solver
re : énergie solaire 10-08-10 à 22:05

Ce que l'on te donne, ce sont des réactions élémentaires. Tu ne dois pas faire de réaction à l'intérieur des membres !!! La flèche signifie réaction. Donc pas de réaction dans les membres. Tu peux juste simplifier des éléments qui apparaitrait à gauche et à droite d'un équation dans la même quantité.

Donc, impossible de voir de l'hélium 4 dans le membre de gauche.

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 10-08-10 à 22:12

Bon alors...

(je simplifie la partie des réactifs avant de vous mettre la suite)

2(11H + 11H) + 2(21H + 11H) + (32He + 32He)

Simplification :

411H + 221H + 211H + 232He

Simplification :

6(11H) + 2(21H) + 2(32He)

Posté par
Boltzmann_Solver
re : énergie solaire 10-08-10 à 22:16

Je t'ai dit pas de moitié d'équation, ça n'a aucun sens !!!
(C'est pas pour t'ennuyer mais c'est comme ça qu'on fait des erreurs...)

Sinon, ce que tu as écrit du membre de gauche est juste mais c'est pas très utile.
Écris moi tout l'équation en simplifiant ce qui apparait des deux cotés.

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 10-08-10 à 22:17

Maintenant je simplifie le côté des produits obtenus :

2(21H + 01e) + 2(32He) + (11H + 11H + 42He)

Simplification :

221H + 201e + 232He + 211H + 42He.

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 10-08-10 à 22:18

Ok. Je le fais tout de suite.

Posté par
Boltzmann_Solver
re : énergie solaire 10-08-10 à 22:21

Oki. J'attends avec impatience

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 10-08-10 à 22:23

L'équation en entier..

411H + 221H + 211H + 232He -----> 2(21H + 01e) + 2(32He) + (11H + 11H + 42He)

Finalement :

6(11H) + 2(21H) + 2(32He) -----> 221H + 201e + 232He + 211H + 42He

Posté par
Boltzmann_Solver
re : énergie solaire 10-08-10 à 22:25

Oki. Maintenant, il te reste à simplifier l'équation.

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 10-08-10 à 22:28

Est-ce que du fait qu'il y le deutérium et l'hélium 3 dans les produits et réactifs (donc il n'a pas participé à la réaction) je peux les "supprimer"  ?

et dire que :

611H -----> 201e + 211H + 42He

et comme il reste deux protons (ou deux atomes d'hydrogène) dire que 4 atomes d'hydrogène sur les 6 ont été consommé  ?

Posté par
Boltzmann_Solver
re : énergie solaire 10-08-10 à 22:30

C'est tout à fait juste. Mais c'est pas fini.

Tu as 6 Hydrogène 1 à gauche et 2 à gauche. Comme une équation 6x = 2x <==> 4x = 0, tu simplifies et tu retrouves l'équation bilan.

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 10-08-10 à 22:42

Je vous remercie pour votre patience et votre aide Boltzmann_Solver !

Bonne soirée !

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 10-08-10 à 22:43

J'ai bien compris cette fois-ci ! (ouf)

Posté par
Boltzmann_Solver
re : énergie solaire 10-08-10 à 22:45

Je t'en prie

Passe une bonne soirée, aussi.

Posté par
Boltzmann_Solver
re : énergie solaire 10-08-10 à 22:45

(Si tu as as compris, c'est l'essentiel).

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 11-08-10 à 18:07

Bonjour !

Je suis à nouveau bloquée.
Voilà, on suppose que le Soleil, de masse 2,0.1030kg, ne soit constitué, à un instant origine, que d'atomes d'hydrogène et qu'il rayonne une puissance constante de 4,0.1026W, calculer quelle serait sa durée de fonctionnement en milliards d'années en considérant qu'il cesse d'émettre lorsque tout l'hydrogène est transformé en hélium 4.

J'ai calculé précédemment la perte de masse du soleil en une seconde et qui est de 4,4.109 kg.
La puissance étant de 4,0.1026W, l'énergie fournie est de 4,0.1026J à chaque seconde.
J'ai calculé ensuite l'énergie selon la relation E = mc2 (où m = 4,4.109 kg)
ce qui m'a donné 3,96.10-12J

---> Est-ce que ce calcul est juste ? il me semble inapproprié car lorsque je fais ensuite :
\frac{3,96.10^{-12}J}{4,0.10^{26}J} = 9,9.10^{-39} s
Quelque chose me dit que ce calcul est faux.

Pourriez-vous à nouveau m'aider (toujours sans me donner la réponse direct) !?

Posté par
Boltzmann_Solver
re : énergie solaire 11-08-10 à 19:13

Bonsoir Clemi_chile,

Commence par me calculer l'énergie libérée par la réaction de fusion de l'hydrogène (équation bilan du début de post) en Mev.
Pour cela, détaille moi les calculs de la masse de helium 4 et d'hydrogène. Puis, calcule moi la variation de masse de la réaction et enfin tu tires l'énergie libérée par la réaction par la relation d'Einstein.

Ensuite, quand tu auras su faire ça proprement, on verra pour l'estimation de la durée de vie du soleil.

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 11-08-10 à 19:17

je suis en train de faire le calcul...

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 11-08-10 à 19:20

L'énergie libérée s'obtient grâce à la formule :

Energie de masse du noyau père = Energie de masse du noyau fils (et de la particule émise) + énergie libérée.

Donc :
Energie de masse des 4 atomes d'hydrogène - (énergie de masse de l'hélium + énergie de masse des deux positons.

désolée... il faut que j'aille manger. Je continue dans une heure.

Posté par
Boltzmann_Solver
re : énergie solaire 11-08-10 à 19:24

Ce que tu écris est faux !!!

Et tu n'as pas répondu à mes questions. Détaille bien tout pour le moment. Quand tu seras plus à l'aise, tu pourras contracter certains calculs.

Bon appétit et à tout à l'heure.

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 11-08-10 à 20:15

ah bon ! Pourtant dans mon cours c'est écrit (ou alors j'ai déformé ?), chap. "Energie libérée lors d'une désintégration radioactive". Il y est dit que :

" La conservation de l'énergie lors d'une réaction de désintégration radioactive s'écrit :
Energie de masse noyau père = Energie de masse du noyau fils (et de la particule émise + énergie libérée)
L'énergie libérée se retrouve sous forme d'énergie cinétique de la particule émise, d'énergie cinétique du noyau fils (toujours beaucoup plus faible) et, éventuellement, d'énergie emportée par le rayonnement ..."

Dans l'exemple qu'ils ont donné les énergies de masses sont toutes données en MeV...

Comment on convertit de u en MeV ?

------------------------------------------------------------------------------------------------

Les réponses :

La masse de l'hélium 4 est de 4,0001 51 u.

La masse de l'hydrogène est de 1,007 28 u et comme il y en a 4, la masse totale de 411H est de 4,02912u.

Lorsque vous dites

Citation :
calcule moi la variation de masse de la réaction
vous voulez dire les défaut de masse m ?

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 11-08-10 à 20:29

m = (m4H) - (mHe + m2positons)

m = 4,02912 u - (4,0001 51 u + 2*0,00055u) = 4,02912 - 4,001251 = 0,027869 u.

Comme 1u = 1,66.10-27kg, 0,027869 u = 0,027869*1,66.10-27kg = 0,04654123.10-274,7.10-29kg.

Posté par
Boltzmann_Solver
re : énergie solaire 11-08-10 à 20:30

Si tu le veux bien, on va faire ça dans l'ordre (la conversion je ne montrerai quand on fera les calculs).

La masse d'hélium 4 vaut 4.0319u. Donc, détaille moi ce calcul, s'il te plait.
La masse de l'hydrogène est juste mais à l'arrondi, on a m(4H) = 4,02911u. Là, je chipote un peu.

La variation de masse m est donnée par, m = (Masse fille) - (Masse mère).

Je te laisse me montrer ton calcul de la masse de l'hélium 4 et la variation de masse.

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 11-08-10 à 20:33

La variation de masse de la réaction est donc de 4,7.10-29kg

Calculons maintenant l'énergie libérée grâce à la relation d'Einstein E = mc2
E = 4,7.10-29kg (3,00.10^8)^2 = 4,7*9.10-29.1016
E = 42,3.10-13 J

L'énergie libérée est donc de 4,23.10-12 J.

Est-ce juste ?

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 11-08-10 à 20:35

Citation :
La masse de l'hydrogène est juste mais à l'arrondi, on a m(4H) = 4,02911u.


Combien de chiffres significatifs dois-je mettre dans ce genre d'exercice (avec les masses en u) ?

Posté par
Boltzmann_Solver
re : énergie solaire 11-08-10 à 20:39

Ca dépend de ton sujet. Vu que tu ne donnes aucune donnée, je les prends wiki ou elle sont données avec beaucoup de décimales.
Mais pour faire simple, tu donnes le nombre de chiffre de ta donnée la moins précise.

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 11-08-10 à 20:40

Citation :
La variation de masse m est donnée par, m = (Masse fille) - (Masse mère).


N'est-ce pas ce que j'ai écrit ? (sauf que dans mon cours au lieu d'écrire m c'estm et fille/mère c'est fils/père)

moi j'ai écrit
Citation :
Energie de masse des 4 atomes d'hydrogène - (énergie de masse de l'hélium + énergie de masse des deux positons)


... ah oui, sauf que ce n'est pas égal à l'énergie libérée mais à la variation de masse. D'accord, je m'en souviendrai (ou plutôt je vais le noter dans ma fiche).

Posté par
Boltzmann_Solver
re : énergie solaire 11-08-10 à 20:43

Ce que tu as écrit toi, c'est -m. C'est toujours les masses des produits - celle de réactifs !!!!

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 11-08-10 à 20:44

Ah, excusez-moi.

Voici les données de mon énoncé :
masse d'un positon : 0,000 55 u
masse d'un proton : 1,007 28 u
masse d'un noyau d'hélium 4 : 4,001 51 u
célérité de la lumière dans le vide : 3,00.108m/s

conversion entre unités d'énergie:
1 eV = 1,60.10-19J
1 u = 1,66.10-27kg

puissance rayonnée par le soleil : 4,0.1026W

Posté par
Boltzmann_Solver
re : énergie solaire 11-08-10 à 20:44

Mais montre moi comment t'as calculé m(Hellium 4), s'il te plait.

Posté par
Boltzmann_Solver
re : énergie solaire 11-08-10 à 20:47

Ah, tu n'as pas à calculer les masses.

Maintenant, donne moi la variation d'énergie en J.

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 11-08-10 à 20:48

Je comprends mieux mon erreur. Je me demande si j'ai pas fait cette erreur autre part...

Donc écris correctement d'une manière générale :

Energie libérée = masse (en u) du noyau fils (donc des produits) - masse (en u) du noyau père (donc des réactifs).

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 11-08-10 à 20:50

Je réctifie (la fin du post de 20:33) :

la variation d'énergie est de 4,23.10-12J.

Posté par
Clemi_chile
re : énergie solaire 11-08-10 à 20:51

Ah non je me suis encore trompée. Je recommence.

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