Le Feu

Pas de science sans question…

Les 4 éléments d’Empédocle et Aristote

https://fr.wikipedia.org/wiki/Quatre_%C3%A9l%C3%A9ments

À l’origine il s’agissait d’une hypothèse de certains philosophes grecs présocratiques et notamment d’Empédocle au V^e siècle av. J.-C., selon laquelle tous les matériaux constituant le monde seraient composés de quatre éléments, dont chacun est représenté par un symbole différent dans la tradition alchimique :

[…] L’apport le plus décisif à la théorie des quatre éléments fut celui d’Aristote qui y ajouta la notion de quatre qualités élémentales associées deux par deux et contraires. Il donna aussi un ordre naturel : en bas la terre, puis l’eau, puis l’air, enfin le feu (le Soleil), et l’éther pour les corps célestes. « Comme il y a quatre éléments, et que les combinaisons possibles, pour quatre termes, sont au nombre de six ; mais, comme aussi les contraires ne peuvent pas être accouplés entre eux, le froid et le chaud, le sec et l’humide ne pouvant jamais se confondre en une même chose, il est évident qu’il ne restera que quatre combinaisons des éléments : d’une part chaud et sec, chaud et humide ; et d’autre part, froid et sec, froid et humide. Ceci est une conséquence toute naturelle de l’existence des corps qui paraissent simples, le feu, l’air, l’eau et la terre. Ainsi, le feu est chaud et sec ; l’air est chaud et humide, puisque l’air est une sorte de vapeur ; l’eau est froide et liquide ; enfin, la terre est froide et sèche. Il en résulte que la répartition de ces différences entre les corps premiers se comprend très bien, et que le nombre des uns et des autres est en rapport parfait. » […]

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

La théorie du phlogistique est une théorie chimique révolue qui expliquait la combustion en postulant l’existence d’un « élément-flamme », fluide nommé φλογιστόν (phlogistón) (du grec φλόξ phlóx, flamme), présent au sein des corps combustibles. Elle a été conçue par le chimiste allemand Johann Joachim Becher à la fin du XVII^e siècle, et développée par Georg Ernst Stahl. Cette théorie, réfutée par la découverte du rôle de l’oxygène de l’air dans le processus de combustion, mis en évidence par Lavoisier au XVIII^e siècle, a été supplantée par la théorie du calorique. L’idée de base est que, puisque les flammes sont évidemment réelles, il doit nécessairement exister un élément qui participe à la constitution des corps combustibles, fluide comme les flammes le sont manifestement et qui, à la suite de la combustion, serait le constituant concret principal de ces flammes. L’idée se rattache aux quatre éléments d’Empédocle censés constituer toute chose selon la philosophie naturelle. […] On a longtemps cru que la chaleur était constituée d’un fluide que l’on avait nommé le « phlogistique » (dérivé savant formé par J.J. Becher d’après le grec phlogistos : « inflammable »). On peut l’associer au feu. La perte de masse résultant d’une combustion (on parlait de calcination, toute substance calcinée retournait à l’état de chaux, chaux décrivant surtout l’aspect pulvérulent et terreux du résidu) était attribuée au départ du phlogistique : la masse qui partait était de la chaleur. La théorie affirme que tous les matériaux inflammables contiennent du phlogiston, une substance incolore, inodore, impondérable, qui serait dégagée en brûlant. Une fois brûlée, la substance « déphlogistifiée » apparaîtrait sous sa vraie forme. […] Par la suite, quantité d’expériences ont mis en évidence de nombreux problèmes, notamment le fait que des métaux, comme le magnésium, gagnaient de la masse en brûlant, bien qu’ils aient dû perdre des phlogistons. Certains partisans des phlogistons ont expliqué cela en concluant que ceux-ci avaient une « masse négative » ; d’autres, comme Jean Pierre Chardenon et Louis-Bernard Guyton-Morveau, ont argué que le phlogiston était plus léger que l’air. Toutefois, une analyse plus détaillée, fondée sur le principe d’Archimède et les densités du magnésium, ont montré que le fait d’être plus léger que l’air ne peut démontrer l’augmentation de la masse selon cette théorie. La théorie des phlogistons est restée dominante jusqu’à ce qu’Antoine Lavoisier montre que la combustion nécessite la présence d’oxygène, résolvant ainsi le paradoxe pondéral et jetant les bases d’une nouvelle théorie calorifique de la combustion, grâce à une nouvelle notion énergétique : le calorique.

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https://www.cnrs.fr/cw/dossiers/doslavoisier/contenu/alternative/alter_etape2_2.html

Développée principalement par l’allemand Georg Ernst Stahl au 18ème siècle, la théorie du phlogistique tente d’expliquer le phénomène de la combustion. Selon elle, tous les corps renferment en eux un principe de combustibilité invisible appelé phlogistique qui, quand il s’échappe lors d’une combustion, devient visible : c’est le feu, accompagné de lumière et de chaleur. Mais ce postulat soulève un problème : la calcination d’un métal par exemple devrait impliquer une perte de poids. En fait c’est l’inverse qui se produit. Pour expliquer cette augmentation, Stahl parle du poids négatif du phlogistique ! Dans la réalité, la combustion d’un corps impliquant sa combinaison avec l’oxygène de l’air, il est normal que son poids augmente après calcination. Lavoisier n’est bien entendu pas d’accord avec la théorie du phlogistique qu’il juge erronée. Il la combattra sans relâche, elle s’éteindra dans les dernières années du XVIII^e siècle. Il pense que la chimie de son époque repose sur beaucoup d’idées incohérentes et peu de faits établis. Toute sa vie il s’efforcera de démontrer par l’expérience les théories qu’il avance.

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

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Il s’agit ici d’un travail de questionnement concernant le feu et la combustion. Dans la même optique on pourra consulter :

Tout se transforme

De phlogistique en calorique

En complément on trouvera une petite collection de textes à propos des problématiques de didactique et pédagogie. On interroge en particulier l’option inductiviste…

1. Questionner

Bien sûr selon le niveau de formation concerné on pourra introduire des éléments utiles et proposer si nécessaire un magistral en situation après ce travail d’investigation.

[1-le-feu.pdf]

[infos.pdf]