Bombe a ou bombe h  ?

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Exercices
Classe(s) : 1re S | Thème(s) : Cohésion et transformations de la matière


Au début de la Seconde Guerre mondiale, Albert Einstein écrit une lettre au président des États-Unis, Franklin D. Roosevelt. Il faisait part de son inquiétude que l’Allemagne nazie ne mette au point des bombes utilisant les récentes découvertes de la physique nucléaire. Il conseille au président de mettre tous les moyens disponibles afin de maîtriser la bombe atomique avant les Allemands. De cette lettre (qu’Einstein déclarera regretter amèrement après le bombardement d’Hiroshima), résultera la création du projet « Manhattan », qui sera à l’origine de la première bombe nucléaire : la bombe A, ou bombe à fission nucléaire.

En 1949, les Soviétiques ont eux aussi mis au point une bombe de type A. Les Américains, ayant perdu le monopole sur cette technologie et sur le pouvoir de dissuasion qu’elle entraîne, cherchent alors à mettre au point une bombe encore plus puissante : la bombe H, ou bombe à fusion nucléaire, verra le jour en 1952. Ce type de bombe, typiquement 1 000 fois plus puissant qu’une bombe A, n’a heureusement à ce jour été utilisé que comme arme de dissuasion.

1. Dans une bombe A, on utilise la fission de l’uranium 235. L’une des transformations subies au cours de la mise à feu produit du baryum 144, du krypton 89 et des particules.

Écrire l’équation de la fission correspondante.

2. Expliquer pourquoi cette transformation peut, dans certaines conditions, entraîner une réaction en chaîne qui conduira à une explosion.

3. Calculer l’énergie libérée par la fission d’un noyau d’uranium 235.

4. Sur les 64 kg présents, seulement 700 g d’uranium entrèrent en fission dans la bombe larguée sur Hiroshima en 1945. Calculer l’énergie libérée par son explosion.

5. Sachant que l’explosion d’un gramme de TNT dégage une énergie de , exprimer l’énergie dégagée à Hiroshima en kilotonne (kt) de TNT équivalent.

6. Dans une bombe H, une première réaction de fission permet d’obtenir les conditions de température nécessaires au déclenchement de réactions de fusion : parmi les premières à se déclencher, on trouve la fusion de deux noyaux de deutérium pouvant donner du tritium ou de l’hélium 3 .

Écrire les équations des deux fusions possibles du deutérium.

7. Calculer l’énergie libérée par chacune de ces réactions.

8. La bombe H la plus puissante jamais testée, nommée Tsar Bomba, dégagea l’énergie E équivalente à l’explosion de 57 Mt de TNT en un temps t d’à peine (nanosecondes). Calculer sa puissance P en watt.

9. Comparer cette puissance à l’un des phénomènes naturels les plus dévastateurs connus par l’humanité : l’explosion du volcan Krakatoa en 1883, qui dura environ 20 h et dégagea une énergie estimée à Données :  ;  ;

.

 

masse

235,044 u

88,917 6 u

143,923 u

1,009 00 u

 

masse

2,014 00 u

3,016 05 u

3,016 03 u

1,007 28 u

8. Voir la question 4 de l’exercice 9.