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  PROBLEME A RESOUDRE n° 7-C : Fusion dans les étoiles

 

ENONCE :

 

Dans le noyau du Soleil et des étoiles, la température et la pression sont assez élevées pour permettre líexistence de réactions de fusion. Le combustible fondamental est constitué de protons, ou noyaux díhydrogène .

Le bilan des réactions nucléaires dans le Soleil peut síécrire :

4 + 2 + 2

où 4 noyaux díhydrogène ont fusionné après un cycle complexe, qui níest pas étudié ici. Le produit principal est líhélium, il est accompagné de 2 particules notées et de deux neutrinos dont le rôle ne sera pas non plus étudié.


· 1-
Quelle est la désignation, en radioactivité, des particules notées ?


· 2-
En précisant les lois appliquées, déterminer la grandeur notée x.


· 3-
Déterminer, en MeV, líénergie disponible par noyau díhélium formé.


· 4-
En déduire líénergie disponible, en kJ par mole díhélium formé, puis en kWh.


· 5- La puissance totale rayonnée dans l'espace par le Soleil est actuellement voisine de P = 3,7 x 10 26 W.

5.1. En déduire la masse que le soleil perd chaque seconde.

5.2. Calculer la puissance par m² reçue au niveau de la Terre.

 

Données :

· unité de masse atomique 1 u = 931,5 MeV/c²

· masse des particules : m () = 5,486.10 - 4 u et m () = 0

· masse des noyaux correspondant aux nucléides :

m () = 1,007276 u

m () = 4,001502 u

· 1 eV = 1,6 10 -19 J

· nombre díAvogadro : NA = 6,02 ´ 10 23 mol - 1.

· distance Terre-Soleil : R = 150 millions de km.

· célérité de la lumière dans le vide : c = 3,0 x 10 8 m/s

 

Après avoir résolu ce problème, consultez la solution type.

  

A VOIR :

Problème résolu n° 7 A : Energie de liaison et stabilité du noyau.

Problème résolu n° 7 B : Fission de l'uranium 235.

Problème n° 7 C ci-dessus (à résoudre) : Fusion dans les étoiles.

Problème résolu n° 7 D : Nucléosynthèse des éléments chimiques (Bac Septembre 2006 - France).

Problème n° 7 E (à résoudre) : Au Soleil d'Iter (Bac 2006 - Polynésie).

Problème résolu n° 7 F : La Terre, une machine thermique (Bac 2008 - France).

Problème résolu n° 7 G : Nucléaire au service de la médecine (Bac 2010 - France).

Problème résolu n° 7 H : Le LMJ (laser mégajoule) (Bac 2011 - France).

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