Chantiers de Sciences

Gras sur maigre

https://en.wikipedia.org/wiki/File:Oil_painting_palette.jpg

https://www.art-totale.com/la-regle-du-gras-sur-maigre-explication/

Toute personne peignant à l’huile se doit de connaitre au minimum les bases de la chimie des matériaux qu’elle emploie. Cela permet surtout de comprendre le processus de vieillissement et les interactions des outils et matériaux qui composent l’œuvre. Des temps de siccativation ou des proportions non respectés mettent toute l’œuvre  en danger. Celle-ci risque d’avoir une durée de vie relativement courte (craquelures, coulures, matité…). La règle du gras sur maigre est à connaitre, autant qu’un cuisinier connait les méthodes de cuissons relatives à ses ingrédients.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Gras_sur_maigre

« Gras sur maigre » est un précepte pour l’exécution de la peinture à l’huile, destiné à se garantir contre les défauts de siccativation des couches de couleur. Il recommande que chaque couche de couleur soit plus grasse, c’est-à-dire plus riche en huile, que la précédente afin que l’accroche en soit solide et durable. On parle du « séchage » de la peinture à l’huile, mais il s’agit d’une transformation chimique, au contact de l’oxygène de l’air, formant une pellicule solide et insoluble. La transformation se produit ensuite lentement à l’intérieur. La siccativation entraîne une légère rétractation, et isole de l’atmosphère les couches inférieures ; les couches maigres contiennent moins d’huile, et mettent donc moins de temps à durcir. Si une couche maigre se trouve au-dessus d’une couche grasse, elle durcit avant la couche inférieure, et n’est plus assez souple pour suivre la lente rétractation de celle-ci, provoquant des phénomènes variant entre les cloques de surface et le craquèlement. Cette explication montre que le risque est réduit en respectant de longs temps de séchage, et qu’il est préférable de réserver les couleurs les moins siccatives aux dernières couches. De plus, le maigre adhère mal sur le gras.

La Joconde – Huile sur panneau de bois – Léonard de Vinci (vers 1505)

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (peinture)

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Qu’est-ce qu’une peinture et comment ça marche ? Quels sont les différents types de liants et de pigments ? Comment interpréter plus précisément cette règle du « gras sur maigre » qui guide les praticiens de l’art pictural ?

La collection de documents proposée, large mais non exhaustive, permet de traiter ces questions dans leur dimension physico-chimique.

A partir d’une problématique préalablement formulée, chaque groupe de travail peut explorer et sélectionner les éléments nécessaires à la réalisation d’un poster synthétique qui sera présenté au grand groupe…  

Documents disponibles

[peintures.pdf]

[techniques.pdf]

Dossier liants :

[liants.pdf] ; [huile.pdf]

[acrylique-vinylique.pdf]

[alkyde.pdf] ; [epoxy.pdf]

[sechage.pdf]

[filmogenes.pdf]

Dossier pigments :

[pigments.pdf]

[naturels.pdf] ; [minéraux.pdf]

[synthetiques.pdf]

[anthocyanes.pdf] ; [rouges.pdf]

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Les caroténoïdes et la couleur du homard

https://www.aquaportail.com/definition-1421-carotenoide.html

https://www.researchgate.net/figure/Chemical-structures-of-major-carotenoids-produced-by-microorganisms_fig1_329757003

bêta-carotène

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https://www.brineshrimpdirect.com/about-us/articles/natural-astaxanthin/

Les caroténoïdes sont un groupe de plus de 600 pigments naturels liposolubles qui sont principalement produits dans le phytoplancton, les algues et les plantes. Ces pigments sont responsables de la grande variété de couleurs dans la nature ; les plus remarquables sont les couleurs jaune brillant, orange et rouge des fruits, des feuilles et des animaux aquatiques.

Le phytoplancton est le principal producteur de caroténoïdes dans le milieu marin (plusieurs centaines de millions de tonnes par an). Ce phytoplancton est ingéré par le zooplancton ou les crustacés tels que le krill, absorbé alors par les saumons dont la couleur orange est due à l’astaxanthine, un exemple de caroténoïde. Les caroténoïdes combinés avec les protéines et les lipides (caroténoprotéines et caroténolipoprotéines) donnent à la vie marine une large gamme de couleurs bleues, vertes, violettes, brune…

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https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2015/CP/C4CP06124A#!divAbstract

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Le domaine des caroténoïdes, vaste et coloré, est un champ d’application des spectres d’absorbance UV-Visible : structure moléculaire des chromophores, effet bathochrome des doubles liaisons délocalisées…

Documents de travail

[carotenoides.pdf]

[exemples.pdf]

[bathochrome.pdf]

[carotenoproteines.pdf]

[lobster.pdf]

Animations pour l’effet bathochrome

Compléments dans le domaine de la santé

[vitamine-A.pdf]

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Nicotine et néonicotinoïdes

The  American Florist (1906)

Nicotine

3-(1-methylpyrrolidin-2-yl)pyridine

https://fr.wikipedia.org/wiki/Nicotine

La nicotine est un alcaloïde principalement présent dans les plantes de la famille des solanacées dont les feuilles ont des propriétés acaricides et insecticides notamment celles du tabac du fait de son caractère neurotoxique : sa toxicité protège la plante des insectes ; elle possède également des propriétés fongicides. De nombreuses plantes produisent de la nicotine en quantité variable : le tabac (Nicotiana tabacum) ; l’aubergine (Solanum melongena) ; la tomate (Solanum lycopersicum) ; la pomme de terre (Solanum tuberosum) ; le chou-fleur (Brassica oleracea var. botrytis) ; certaines fougères comme Lycopodiella cernua ; etc.

Nicotiana_tabacum – Köhler’s_Medizinal Pflanzen

Une petite collection documentaire pour la nicotine et les nicotinoïdes. La similitude de forme et de répartition électronique des molécules d’acétylcholine et de nicotine permet d’interpréter l’action de cette dernière…

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Documents disponibles

[nicotine.pdf]

[similitudes.pdf]

[enantiomeres.pdf]

Les néonicotinoïdes ont remplacé la nicotine comme insecticide avec les conséquences connues sur les pollinisateurs ; ils sont sensés présenter moins de toxicité pour les vertébrés…

Documents disponibles

[neonicotinoides.pdf]

[toxicite.pdf]

[reglementation.pdf]

[derogation.pdf]

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A propos de l’extraction de la caféine

Adapté de https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/caffeine#section=3D-Conformer

https://fr.wikipedia.org/wiki/Caf%C3%A9

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La caféine appartient à la grande « famille » des alcaloïdes, comme la nicotine, la cocaïne ou encore la morphine et la strychnine. La caféine pure a des effets très nocifs sur l’organisme : insomnie, palpitations cardiaques, nausées, anxiété, polyurie. Pour un adulte la dose létale est de 5 et 10 g (soit 50 à 100 tasses de café moyennes…).

Lorsque vous préparez un petit café ou un thé (notons au passage que la « théine » est strictement identique à la caféine) vous procédez à une extraction solide-liquide par décoction. La phase liquide, l’eau chaude, permet de dissoudre assez correctement la caféine ainsi qu’un bon nombre de molécules diverses (arômes, colorants…).

Pour obtenir la caféine c’est une autre affaire ; on propose souvent une extraction liquide-liquide avec le dichlorométhane ou le chloroforme qui présentent le  désagrément d’être passablement cancérigènes…

Trois exemples sont disponibles pour élaborer et mettre en œuvre un protocole permettant d’obtenir et identifier la caféine.

[1-protocole.pdf]

[2-protocole.pdf]

[3-protocole.pdf]

Divers documents d’accompagnement permettent d’enrichir et diversifier les thèmes d’étude.

[alcaloides.pdf]

[classement.pdf]

[cafeine.pdf]

[composition.pdf]

[protonation.pdf]

 [procedes-extration.pdf]

[explications-extraction.pdf]

Et des problèmes (bac) en complément, par exemple :

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De « l’esprit mathématique » des abeilles…

https://www.nature.com/articles/nature.2013.13398.pdf

La structure des rayons de cires suscite l’interrogation depuis fort longtemps.

Pappus d’Alexandrie (IVe s.) démontre qu’à périmètre égal, un polygone a une aire d’autant plus grande qu’il a de côtés, justifiant ainsi que les cellules des abeilles soient hexagonales plutôt que carrées ou triangulaires.

Johannes Kepler, en 1611, émet l’hypothèse que les abeilles ont un « esprit mathématique ».

Le physicien Réaumur, dans ses Mémoires pour servir à l’histoire des insectes (1740), soupçonnent les abeilles de construire leur gâteau de cire dans un souci d’économie.

Charles Darwin,  en 1859, indique que les abeilles construisent initialement une alvéole circulaire qui devient ensuite hexagonale.

Alors comment interpréter la formation de ces structures géométriques autrement que par « l’esprit mathématique » des abeilles ?

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https://www.tribpub.com/gdpr/sun-sentinel.com/

Documents disponibles :

[alveoles.pdf]

[gasteaux-de-cire.pdf]

[composition.pdf]

[plateau.pdf]

[auto-construction.pdf]

A voir également :

Bulles et Membranes

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Plastiques : problèmes et innovations

https://noplasticplease.life/2017/06/29/plastic-free-july-a-guide/

No plastic please !

https://www.mega.online/fr/articles/quatre-idees-recues-sur-le-plastique

Alexis McGivern.  Les plastiques recyclables et biodégradables donnent l’impression d’être plus respectueux de l’environnement. Mais la réalité n’est pas aussi simple. Lorsqu’Alexander Parkes dépose le brevet pour le premier plastique artificiel, il s’agissait d’une alternative à l’ivoire plus respectueuse de l’environnement. 150 ans plus tard, ce matériau est passé du statut de Robin des Bois à celui de meilleur ennemi de la planète. Au cours de cette période, 5,7 milliards de tonnes sur les 8,3 milliards de tonnes produites ont fini à la décharge…

Les plastiques sont-ils dans l’impasse ?

Ou bien peut-on recycler et innover ?

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1 – Problèmes

[difficultés-tri-plastique.mp4]

[peril.pdf]

[recyclage.pdf]

[problemes.pdf]

[no-plastic.pdf]

[impasse.pdf]

[biodegradabilite.pdf]

2 – Innovations

 [ami.pdf]

[chaussure.pdf]

[bioplastiques.pdf]

[dissoudre.pdf]

[nacre.pdf]

[plaxx.pdf]

[vitrimeres.pdf]

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Le Chant du Styrène

Une petite collection documentaire autour du styrène et son polymère, à partir du poème de Raymond Queneau et du film d’Alain Resnais (1958)  « le Chant du Styrène ».

O temps, suspends ton bol, ô matière plastique
D’où viens-tu ? Qui es-tu ?

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1. Le chant du styrène

[Le Chant du Styrene.mp4]

[le-chant-du-styrene.pdf]

[industrie.pdf]

2. Styrène et polystyrène

[styrene-polystyrene.pdf]

[polystyrène.pdf]

[pb+corr.pdf]

3. Protocoles et mécanismes

[synthese-1.pdf]

[synthese-2.pdf]

[mecanismes.pdf]

4. Recyclage

[waste.pdf]

[recyclage.pdf]

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Enfin la photographie en couleur !

https://lechronoscaphe.com/theme/autochromes/

Après avoir inventé le cinématographe en 1895, les frères Lumière ont porté leurs recherches sur la photographie en couleur. Des expérimentations similaires avaient déjà été faites depuis les années 1860 (trichromie soustractive), mais sans qu’il soit envisageable de rendre le procédé commercialisable. En 1903, les frères Lumière déposent le brevet de l’autochrome. Ce nouveau procédé est commercialement viable et disponible pour le public dès 1907. La gélatine photosensible est imprégnée de fécule de pomme de terre colorée très fine. L’image produite est un positif couleur.

Auguste et Louis Lumière

http://www.bm-lyon.fr/expo/10/autochromes-lumiere/fabrication-autochromes.php

Les grains de fécule de la plaque autochrome vus au microscope.

Colorés en orangé, vert et violet, et mélangés, les grains ont été saupoudrés sur la plaque de verre revêtue d’un enduit poisseux. Ils sont au nombre de 8000 à 9000 par millimètre carré. Mais ils n’ont pas encore été écrasés au laminage, et les intervalles microscopiques qui les séparent laissent filtrer de la lumière blanche.

La même plaque vue au microscope après laminage.

Les grains de fécule orangés, vert et violet ont été écrasés par le laminage, et les intervalles subsistant encore ont été bouchés par de la poudre impalpable de charbon. Il ne reste plus qu’à recouvrir la couche de grains d’un vernis isolant sur lequel sera étendue l’émulsion sensible.

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (autochrome)

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L’autochrome de Louis Lumière est le premier procédé industrialisable de photographie en couleur. Mais quel en est le principe ?

On propose ici six documents qui le décrivent. Il s’agit d’en extraire et exploiter les éléments pertinents d’interprétation.

Exemple d’exploitation.

Les documents peuvent être répartis entre les participants à ce travail pour une première phase de travail individuel. La mise en commun en petits groupes permettra les échanges nécessaires à la réalisation d’un poster qui sera présenté en grand groupe avec animation tableau. Il s’agit de présenter de préférence une interprétation sous forme schématique.

Des ébauches de schémas devraient faciliter la tâche :

[schemas.pdf]

Documents de travail :

[procede-1.pdf]

[procede-2.pdf]

[procede-3.pdf]

[procede-4.pdf]

[procede-5.pdf]

[procede-6.pdf]

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On pourra voir également l’épisode de la série « Faire l’histoire » de Patrick Boucheron : « L’autochrome, la vie en couleur »

On trouvera également en complément :

[autochromes.pdf]

[preparation.pdf]

[pointillisme.pdf]

[pointillistes.pdf]

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Vérités de science 

versus post-vérité

https://cdn.theconversation.com/static_files/files/160/The_Conversation_ebook_fake_news_DEF.pdf?1528388210

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (post-verite)

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« Post-truth » a été élu mot de l’année en 2016 par le Dictionnaire d’Oxford… A l’ère de la post-vérité, selon laquelle tout se vaut et tout serait affaire d’opinion, comment restaurer la valeur les « vérités de science », qui ne sont ni absolues ni définitives ?

Selon Karl Popper il n’existe pas de méthode permettant d’aboutir à la certitude et tout énoncé scientifique est, contrairement à la croyance, par essence réfutable. La voie de la construction de la connaissance scientifique est donc, pour Popper, celle des « conjectures et réfutations » contrôlées qui permettent d’obtenir des vérités temporaires et partielles.

Fake news et post-vérité : 20 textes pour comprendre et combattre la menace. https://cdn.theconversation.com/static_files/files/160/The_Conversation_ebook_fake_news_DEF.pdf?1528388210

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Le document de travail

[1-platisme.pdf]

permet d’aborder le problème de l’argumentation scientifique. On peut valider la possibilité du mouvement de rotation de la Terre sur elle-même et contrecarrer ainsi les « preuves platistes ». Mais on ne prouve pas du même coup que la Terre tourne sur elle-même dans le référentiel géocentrique…

Le document

[2-analyse.pdf]

développe les réponses scientifiques.

Les propos d’Etienne Klein permettront de  nourrir ensuite la discussion sur la nature de la construction scientifique :

[3-verites.pdf]

On pourra voir également :

L’immobilité de la Terre

 et

[preuves mouvement.pptx]

ainsi que la première partie (relativité galiléenne) de la vidéo :

[relativite.mp4]

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La collection documentaire complémentaire devrait permettre également de développer la réflexion :

[post-verite.pdf]

 [opinion.pdf]

[refutabilite.pdf]

[induction-deduction.pdf]

[pensee.pdf]

[elucubrations.pdf]

Fake news et post-vérité : 20 textes pour comprendre et combattre la menace.
https://cdn.theconversation.com/static_files/files/160/The_Conversation_ebook_fake_news_DEF.pdf?1528388210

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Near-Earth-Objects – Géocroiseurs

https://fr.wikipedia.org/wiki/Objet_g%C3%A9ocroiseur

Un objet géocroiseur (ou NEO, de l’anglais Near Earth Object) est un astéroïde ou une comète du système solaire que son orbite autour du Soleil amène à faible distance de l’orbite terrestre, et donc potentiellement à proximité de la Terre. Compte tenu de leur masse et de leur vitesse, les objets géocroiseurs peuvent entrainer une catastrophe humaine majeure éventuellement planétaire même si la probabilité d’un tel impact est extrêmement faible. […]

Impacts remarquables. Par le passé plusieurs objets géocroiseurs de grande taille sont entrés en collision avec la Terre et ont fortement marqué l’histoire de notre planète. En 2014 on avait identifié environ 140 cratères d’impact à la surface de la Terre. Certains de ces impacts sont plus connus parce qu’ils ont laissé un témoignage au sol spectaculaire ou ont eu un impact très fort sur l’évolution du vivant ou encore parce qu’ils se sont produits à l’époque moderne. Le plus connu, qui subsiste à l’état de trace, est le cratère de Chicxulub (180 kilomètres de diamètre situé au Mexique), provoqué par l’impact d’un objet de plus de 10 kilomètres de diamètre il y a 66 millions d’années. La catastrophe résultante serait à l’origine de l’extinction massive du Crétacé Tertiaire qui a entrainé la disparition d’une grande partie des espèces animales dont les dinosaures. Le Meteor Crater (1,2 kilomètre de diamètre), situé aux États-Unis, résulte de l’impact d’un astéroïde de 45 mètres de diamètre qui s’est écrasé il y a 50 000 ans. À l’époque moderne l’événement de la Toungouska qui s’est produit en Sibérie en 1908 est attribué à l’explosion à haute altitude d’un astéroïde ou d’un morceau de comète d’une taille comprise entre 50 et 200 mètres. 2 000 km² de forêt ont été détruits par ce phénomène qui s’est déroulé au-dessus d’une région inhabitée. Plus récemment le superbolide de Tcheliabinsk un astéroïde d’environ 15 mètres de diamètre circulant à une vitesse de 18 km/s s’est pratiquement complètement désintégré dans le ciel au-dessus de la ville éponyme en Sibérie en 2013. Environ 1 500 personnes ont été blessées par les éclats de vitre brisées par les explosions.

https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronomie-passe-chaotique-systeme-solaire-trahi-geologie-19576/

Quand le chaos détruira le système solaire… Laurent Sacco – 2009. De Newton à Poincaré en passant par Laplace et Gauss, la question de la stabilité du système solaire n’a cessé de tracasser les mathématiciens spécialistes de la mécanique céleste. C’est par cette faille dans la forteresse des équations déterministes de la mécanique classique que la chaos est entré et a acquis ses lettres de noblesse. A la fin du dix-neuvième siècle, Poincaré avait même montré que trouver une solution analytique au simple problème du mouvement de trois corps sous l’action de leur champ de gravitation était impossible. […]

D’après l’animation [threebodies.swf] actuellement exploitable avec swf-opener ou bien directement sous la forme [threebodies.exe]

Un impact dévastateur d’astéroïde, comparable à celui qui a contribué à l’extinction massive d’espèces à la transition crétacé – paléogène, est-il possible et prévisible ? Les documents sont regroupés en trois thèmes : le problème à trois corps, la crise crétacé – paléogène, les NEOS. Leur exploitation peut se réaliser sous diverses formes selon les objectifs poursuivis, le temps disponible et autres contraintes : partagée par thème en plusieurs groupes de travail , transversale en répartissant les documents de chaque thème selon les groupes… La réalisation de posters synthétiques permettra les échanges en grand groupe avec animation tableau…

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (neos)

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1 – Trois corps

[trois-corps.pdf]

[math.pdf]

Et des animations :

Ainsi que

[threebodies.swf] ou [threebodies.exe]

Et également   de Rubens Machado

[N-body orbits.mp4]

2 – Crise K – Pg

[crise-K-Pg.pdf]

[chicxulub.pdf]

[iridium.pdf]

[datation1.pdf]

[datation2.pdf]

Et un diaporama concernant la datation (potassium-argon et argon-argon) :

 [datation.pptx]

3 – Neos

[neos-introduction.pdf]

[meteroides.pdf]

[neos-risques.pdf]

[apophis.pdf]

[neos-21-22.xlsx]

[defense.pdf]

Et un diaporama concernant les astéroïdes et les comètes :

[cometes-asteroides.pptx]

Ainsi que deux vidéos :

[Animation of Asteroid Apophis.mp4]

[NASA-Asteroid Close Approach.mp4]

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (neos)

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