Energie de liaison et défaut de masse

La « masse » de la « liberté »

http://www.vetopsy.fr/modele-standard-particules/mesons-pions.php

Des objets liés (par des forces d’interaction) ont une masse plus faible que lorsqu’ils sont séparés ; au cours du processus de liaison il y a libération d’énergie (rayonnement lumineux par exemple) : la masse est transformée partiellement en énergie. C’est extrêmement faible dans le cas de la gravitation ; très faible dans le cas de la chimie (combustions, etc.) ; assez important dans le cas des réactions nucléaires (0,1%). Inversement pour séparer des objets il faut fournir de l’énergie.

De la même façon,  une transformation qui induit des liaisons plus fortes entre les constituants produira de l’énergie, correspondant à une diminution de la masse du système. Comme on l’a indiqué plus haut, ceci concerne donc aussi bien les transformations chimiques (électriques) que nucléaires, et même gravitationnelles, mais dans des proportions très différentes qui correspondent aux intensités respectives des forces d’interaction.

Ainsi sommes-nous plus « léger » que la somme des masses de nos constituants…

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Où l’on exploitera la fameuse « formule », attribuée à A. Einstein et sans doute la plus connue de toute la physique : E = m C².

On pourra consulter également :

Energie (6) – I.T.E.R.

Relativité (3) – E = ???

Documents de travail

[1-liaison-nucleaire.pdf]

[2-liaison-chimique.pdf]

Documents d’aide

[masses_noyaux.exe]

 [energie-masse.pdf]

[interactions.pdf]

[nucleaire.pdf]

[chimie.pdf]

[comparaisons.pdf]

[vrai-faux.pdf]

Document complémentaire

 [histoire.pdf]

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Du postmodernisme à la post-vérité

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Harry G. Frankfurt. De l’art de dire des conneries. (On Bullshit)

[…] La prolifération contemporaine du baratin a des sources encore plus profondes dans les diverses formes de scepticisme qui nient toute possibilité d’accéder à une réalité objective et par conséquent de connaître la nature véritable des choses. Ces doctrines « antiréalistes » sapent notre confiance dans la valeur des efforts désintéressés pour distinguer le vrai du faux, et même dans l’intelligibilité de la notion de recherche objective. […]

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https://theconversation.com/les-origines-de-la-post-verite-chez-les-intellectuels-francais-82994

De quelques auteurs français… Dans l’un des ouvrages récents au sujet de la post-vérité, celui de Matthew d’Ancona, Post-Truth, the New War on Truth and How to Fight Back, ce phénomène du baratin est renvoyé à des auteurs français : Michel Foucault, Jean‑François Lyotard, Jacques Derrida, Jean Baudrillard. De plus ou moins près, ils se sont inspirés de Nietzsche, ancêtre du renversement des valeurs, et officiel pourfendeur des illusions de la pensée philosophique ancienne et classique. Nos auteurs français sont aujourd’hui étudiés dans les universités et les grandes écoles, et particulièrement recommandés à l’attention des lecteurs dans les journaux et aux auditeurs des programmes culturels des radios. Nos intellectuels sont crédités de maints exploits : le renversement du sens commun, de la sagesse reçue, mais aussi d’une critique du langage, de l’idiome visuel, de la pensée scientifique, du réel, des institutions, bref d’à peu près tout, et même de leur propre questionnement. Avec eux, on ne s’en laisserait enfin plus compter en matière de prétendue vérité. Démasquée, elle apparaît comme une invention, un fake. La prose impénétrable à laquelle ces penseurs ont recouru parfois, si ce n’est souvent, a éloigné d’eux bien des lecteurs. Mais leurs idées, édulcorées et standardisées – on pourrait dire « sciences humanisées » – imprègnent tout un pan des sciences sociales, et autres Études culturelles, Culture et communication, Sciences politiques. Elles ont fini par trouver enfin un large écho, un peu partout, devenant l’idéologie de la post-vérité, et une évidence pour presque tous.

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Du postmodernisme à la post-vérité, peut-on tisser des liens ? Petite collection documentaire avec, en particulier, « l’affaire » Sokal…

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[postmodernisme.pdf]

[sokal.pdf]

[postmodernisme-sciences.pdf]

[bouveresse.pdf]

[science-contestee.pdf]

[relativisme.pdf]

[relativisme-dogmatisme.pdf]

[postmodernisme-post-verite.pdf]

[credulite.pdf]

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https://fr.wikipedia.org/wiki/Friedrich_Kohlrausch_(physicien)

Friedrich Wilhelm Georg Kohlrausch (1840 – 1910) est un physicien allemand qui étudia la conductivité des électrolytes et contribua à la compréhension de leur comportement. […] En 1874, Kohlrausch démontra qu’un électrolyte possède un coefficient de résistance électrique défini et constant. En déterminant la variation de la conductivité en fonction de la dilution, il put déterminer la vitesse de transfert des ions en solution. Afin d’obtenir des résultats de haute précision, il utilisa des courants alternatifs qui prévenaient les dépôts d’électrolytes. Ces résultats aboutirent à la formulation de la loi de Kohlrausch. De 1875 à 1879, il étudia de nombreuses solutions de sels, d’acides et d’autres corps. Ces études conduisirent à la loi d’indépendance de migrations des ions : chaque type d’ion a une résistance électrique spécifique, quel que soit le type de molécule dont il est issu ; ainsi la résistance électrique d’une substance dépend seulement des ions libres dont elle est composée. Kohlrausch montra que, dans le cas des électrolytes faibles (incomplètement dissociés), plus la solution est diluée, plus grande est sa conductivité molaire du fait de l’accroissement de la dissociation ionique.

Friedrich Wilhelm Georg Kohlrausch (1840-1910)

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

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Des objets d’investigation pour aborder la conductimétrie ionique.

On pourra, par exemple, s’interroger à partir des exemples pour extraire les éléments de compréhension apportés par les documents proposés.

La première phase du travail, individuelle, peut porter sur une partie des exemples ; puis la mise en commun en petit groupe pourra permettre d’élaborer une fiche de synthèse (matérialisée sous forme de poster, présenté en grand groupe)…   

On pourra consulter également :

Cinétique (1) – Conductimétrie

Documents de travail :

[exemples.pdf]

[conductivite-ionique.pdf]

[conductimetrie.pdf]

[table.pdf]

[conductimetre.pdf]

Et on trouvera également une collection de problèmes de bac, extraits bien sûr de :

https://labolycee.org

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La charge élémentaire

D’après https://www.laboratoriovirtual.fisica.ufc.br/experimento-gota-oleo-millikan?lang=en

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https://fr.fusedlearning.com/millikans-oil-drop-experiment

La découverte de la charge de l’électron

En 1897, JJ Thomson démontra que les rayons cathodiques, phénomène nouveau, étaient constitués de petites particules chargées négativement, qui furent bientôt appelées électrons. L’électron était la première particule subatomique jamais découverte. Grâce à ses expériences sur les rayons cathodiques, Thomson a également déterminé le rapport charge électrique / masse de l’électron. L’expérience de la goutte d’huile de Millikan a été réalisée par Robert Millikan et Harvey Fletcher en 1909. Elle a déterminé une valeur précise pour la charge électrique de l’électron, e . La charge de l’électron est l’unité fondamentale de la charge électrique, car toutes les charges électriques sont constituées de groupes (ou de l’absence de groupes) d’électrons. Cette discrétisation de la charge est également élégamment démontrée par l’expérience de Millikan. L’unité de charge électrique est une constante physique fondamentale et cruciale pour les calculs dans l’électromagnétisme. Par conséquent, une détermination précise de sa valeur était une grande réussite, reconnue par le prix Nobel de physique de 1923.

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https://fr.wikipedia.org/wiki/Exp%C3%A9rience_de_la_goutte_d%27huile_de_Millikan

L’expérience de Millikan et rigueur scientifique

Millikan avait trouvé une valeur de e inférieure à celle que l’on connaît aujourd’hui. Plus d’une vingtaine d’années après son expérience, on a pu comprendre qu’il avait utilisé une mauvaise valeur de la viscosité de l’air. Il avait en effet utilisé un résultat qu’il avait fait calculer à un de ses étudiants. Mais entretemps, de nombreux scientifiques qui avaient refait l’expérience de Millikan s’étonnaient de se trouver aussi décalés et ont, semble-t-il, manipulé un peu leurs résultats pour s’approcher de la valeur de Millikan.

Ce discours de Richard Feynman lors d’un discours de remise de diplômes à Caltech en 1974 explique le phénomène : « Nous avons beaucoup appris par expérience personnelle sur les façons par lesquelles on peut s’induire en erreur. Un exemple : Millikan mesura la charge de l’électron à l’aide d’une expérience faite avec des gouttes d’huile et obtint un chiffre que nous savons aujourd’hui ne pas être complètement exact. La valeur était un peu décalée parce qu’il utilisait une valeur incorrecte de viscosité de l’air. Il est édifiant d’examiner les résultats qui ont suivi Millikan. Si on trace les valeurs obtenues en fonction de la date à laquelle elles ont été trouvées, on se rend compte que l’expérience suivant celle de Millikan donne une valeur légèrement supérieure à celle que Millikan avait trouvé, et que celle qui suit donne une valeur encore légèrement supérieure, jusqu’à ce qu’on arrive progressivement à une valeur très supérieure. Mais pourquoi n’ont-ils pas trouvé la bonne valeur dès le début ? Les scientifiques ont honte des dessous de cette histoire car il semblerait que les choses se soient passées ainsi : lorsqu’ils obtenaient une valeur bien plus élevée que celle de Millikan, ils se disaient qu’il devait y avoir une erreur et essayaient de comprendre ce qui avait pu mal tourner. Et lorsqu’ils trouvaient une valeur proche de celle de Millikan, ils ne se posaient pas de questions. Ils ont ainsi éliminé les valeurs trop décalées. Nous connaissons ces petites combines de nos jours et nous nous savons immunisés à ça. »

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Deux travaux pour approcher l’expérience de Millikan (méthode du champ constant).

On pourra consulter également :

Electron

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Documents de travail :

[1-charge-elementaire.pdf]

[experience.pdf]

[2-numeriques.pdf]

[calculs.xlsx]

Documents complémentaires :

[millikan.pdf]

[calculs-corrige.xlsx]

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Hervé Zwirn. Les limites de la connaissance. Ed. Odile Jacob – Philosophie. 2000.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Herv%C3%A9_Zwirn

Hervé Zwirn est physicien et épistémologue français. Il a été Professeur Associé à l’UFR de Physique de l’Université Paris 7, Directeur de Recherche au CNRS et Directeur Exécutif du Consortium de Valorisation Thématique Athéna. Il est actuellement Chercheur Associé au Centre de Mathématiques Appliquées de l’École normale supérieure Paris-Saclay et Chercheur Associé à L’institut d’histoire et de philosophie des sciences et des techniques de l’université Paris-I. 

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  Vidéos :

 « Simple et déterministe veut-il dire prédictible ?

« le Monde existe-t-il ? »

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https://www.odilejacob.fr/catalogue/sciences/limites-de-la-connaissance_9782738108845.php

La science nous permettra-t-elle un jour de tout savoir ? Ne rêve-t-elle pas d’une formule qui explique tout ? N’y aurait-il donc rien qui entrave sa marche triomphale ? Le monde deviendra-t-il transparent à l’intelligence humaine ? Tout mystère pourra-t-il être à jamais dissipé ? Hervé Zwirn pense qu’il n’en est rien. La science, en même temps qu’elle progresse à pas de géants, marque elle-même ses limites. C’est ce que montre la découverte des propositions indécidables qui ont suivi le théorème de Gödel. Ou celle des propriétés surprenantes du chaos déterministe. Ou encore les paradoxes de la théorie quantique qui ont opposé Einstein et Bohr et mettent en cause toute notre manière de penser. L’analyse de ces limites que la science découvre à sa propre connaissance conduit l’auteur à poser cette question, la plus profonde : qu’est-ce que le réel ? Hervé Zwirn, polytechnicien, docteur en physique théorique, est chercheur associé à l’Institut d’histoire et de philosophie des sciences et des techniques de Paris-I.

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Une petite collection de prélèvements dans l’œuvre d’Hervé Zwirn : Les limites de la connaissance.

Merci à l’auteur pour ses analyses magistrales !

Ces prélèvements concernent plus particulièrement la mécanique quantique et peuvent donner lieu à un travail d’extraction partagé (individuel puis en petit groupe) des exemples significatifs et des concepts décisifs.

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 [lumiere.pdf]

[comportement-quantique.pdf]

[propriétés-quantiques.pdf]

[non-separabilite.pdf]

[probabilisme.pdf]

[limites.pdf]

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https://culturesciences.chimie.ens.fr/thematiques/chimie-analytique/spectroscopies/le-siecle-de-la-cristallographie-de-la-diffraction-0

Extrait

Un cristal exposé à des rayons X diffracte le faisceau dans différentes directions. Les directions des faisceaux diffractés sont une mine d’informations, puisqu’elles sont reliées directement à la structure du cristal via la loi de Bragg. De très nombreuses techniques d’étude des cristaux par rayons X ont été développées au cours du XX^e siècle. Toutes reposent sur un même principe : trouver dans l’espace les faisceaux de rayons X ayant été diffractés par le cristal et relier leur position aux familles de plans réticulaires associées. L’enjeu est donc de développer des dispositifs permettant l’acquisition d’un diffractogramme aussi complet que possible afin d’avoir un maximum de données pour élucider la structure cristalline.

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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier cristallographie RX)

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Deux travaux d’investigation pour aborder la cristallographie aux rayons X.

Documents de travail :

[1-bragg.pdf]

[2-NaCl.pdf]

Documents d’aide :

[cristallographie-RX.pdf]

[indices-miller.pdf]

Et un problème de bac

[2016-Antilles-Exo1-Sujet-RayonsX-6pts.pdf]

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https://i.pinimg.com/originals/82/d2/a1/82d2a1857bc36f0489b4cc7bd0712a94.gif

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https://www.universalis.fr/encyclopedie/argiles/

Les argiles ont été utilisées très tôt dans l’histoire de l’humanité, après le silex et la pierre taillée. Ce matériau possède des propriétés plastiques particulières : facilement modelable, il peut être figé de façon irréversible, ce qui a permis les premières applications domestiques (vases, plats, etc.) et culturelles (statuettes, supports d’écriture…). Depuis lors, les applications industrielles et domestiques n’ont cessé de se développer. Les argiles se trouvent aujourd’hui dans de nombreux produits, qu’elles soient utilisées comme matière première de base (par exemple, le kaolin dans la fabrication de céramique) ou comme adjuvant ou additif (le kaolin pour la fabrication de charges minérales utilisées dans l’industrie papetière). Les constituants des argiles – les minéraux argileux –, de taille nanométrique à micrométrique, sont invisibles à l’œil et à la loupe. Ils ne peuvent être observés que par diffraction des rayons X, microscopie électronique et microanalyse chimique, spectrométrie infrarouge ou par d’autres méthodes plus spécifiques. Les argiles sont souvent associées à la fraction inférieure à 2 micromètres (0,002 mm) ou à 4 micromètres (0,004 mm) dans la classification des roches sédimentaires. Les minéraux contenus dans les roches argileuses sont majoritairement des phyllosilicates (silicates hydratés lamellaires ou fibreux). Ce sont ces minéraux qui confèrent à la roche ses propriétés particulières. Abondantes et accessibles à la surface de la Terre, les argiles sont les constituants principaux des sols ; elles représentent près de la moitié des roches sédimentaires. […]

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https://www.aquaportail.com/dictionnaire/definition/4946/argile

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http://le-comptoir-geologique.com/argile-lexique.html

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Vidéos

https://www.cea.fr/multimedia/Pages/videos/culture-scientifique/physique-chimie/materiaux-argile.aspx

https://www.youtube.com/watch?v=JDuTlU_QgXU de Régis Thiéry

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Le foisonnement des connaissances et utilisations des argiles… Des analyses aux rayons X aux hypothèses de catalyse sélective des énantiomères (à l’origine du vivant ?). Des bétons de terre aux cosmétiques, en passant par l’entretien du complexe argilo-humique…

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[compositions-structures.pdf]

[phyllosilicates.pdf]

[RX.pdf]

[utilisations.pdf]

[faconnages.pdf]

[ceramiques.pdf]

[beton.pdf]

[complexe-argilo-humique.pdf]

[gonflement-retrait.pdf]

[medecine-cosmetologie.pdf]

[chiralite.pdf]

[illustrations.pdf]

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https://www.pv-magazine.fr/2022/01/04/la-plus-grande-centrale-photovoltaique-flottante-du-monde-mise-en-service-en-chine/  Huaneng Power International (HPI) a achevé la construction de la plus grande centrale photovoltaïque flottante du monde, une installation de 320 MW à Dezhou, dans la province chinoise de Shandong. Les panneaux ont été déployés sur le réservoir de la centrale thermique de 2,65 GW de Huaneng Power à Dezhou.

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En France, la future plus grande centrale solaire d’Europe sort rapidement du sol à côté de Bordeaux. Une fois mise en service en octobre prochain, la centrale de Constantin aura une capacité de 300 mégawatts (MW) et produira 350 gigawatts/heure, soit l’équivalent de la consommation électrique annuelle de la population de Bordeaux. La centrale s’étendra sur 260 hectares – plus de 300 terrains de football – comptera précisément 983 500 panneaux photovoltaïques posés sur 16.500 tables de support en acier et aluminium.

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https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/solaire-photovoltaique Extraits

      Limites

La technologie photovoltaïque est encore coûteuse même si son coût de production (LCOE) a fortement baissé au cours des dernières années (avec un coût de production de 70 à 90 $/MWh dans certaines zones aujourd’hui, des installations photovoltaïques atteignent parfois localement une « parité de prix » avec des moyens « conventionnels » de production électrique).

Les panneaux photovoltaïques les plus répandus, faits de silicium cristallin, sont lourds, fragiles et difficiles à installer.

Une centrale requiert de vastes espaces bien que la densité tende à être amélioré (exemple de la centrale photovoltaïque de Bresse-sur-Issole en Provence : 1,2 hectare par mégawatt installé).

L’impact environnemental et énergétique de la fabrication des panneaux de silicium n’est pas nul. Une cellule photovoltaïque doit fonctionner entre un an et demi et cinq ans pour compenser l’énergie utilisée pour la fabriquer.

L’énergie électrique n’est pas « directement » stockable, c’est-à-dire sous sa forme primaire. Il est en revanche possible de la stocker « indirectement » dans des batteries sous forme chimique ou dans des accumulateurs cinétiques sous forme mécanique. Les technologies existantes sont encore coûteuses.

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Un survol documentaire du photovoltaïque…

 [principe.pdf]

[types.pdf]

[efficacite.pdf]

[cout.pdf]

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Electronique et optronique

Bipolar Transistor Water Model Blender Animation On Make A Gif from i.makeagif.com https://thepicturesbrilliant.blogspot.com/2021/08/transistor-gif-animation-best-mosfet.html

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https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectronique_(technique)

Électronique et société. Les impacts de l’électronique sur la vie dans la société moderne sont majeurs.

L’électronique, appliquée aux télécommunications, puis à l’informatique, participant et reliant presque toutes les productions industrielles, a élaboré des abstractions utiles dans la plupart des domaines techniques. Elle a profondément modifié la notion de signal ; ce concept, popularisé, sert soit en propre, soit comme métonymie non seulement dans l’activité industrielle, mais encore dans l’économie. Elle a produit le concept mathématique d’information, et absorbé celui, d’origine mathématique, d’algorithme. L’électronique structure un système technique, que Marshall McLuhan appelle âge électronique et Manuel Castells L’Ère de l’information. Les auteurs qui commentent la « société de l’information » l’opposent le plus souvent à l’ère industrielle, que structure la circulation des objets produits en masse, bien que le développement de l’électronique corresponde à une production et une circulation plus massives d’objets matériels. Alors que l’électronique entrait dans une phase de développement exponentiel – loi de Moore -, des auteurs ont systématisé les concepts de signal et d’information, ainsi que celui de rétroaction, également développé dans le cadre de l’électronique avec les systèmes bouclés, pour développer une théorie cybernétique débordant sur les sciences sociales, qui a largement pénétré dans le grand public par des ouvrages de science-fiction. En une cinquantaine d’années, l’électronique a infiltré tous les secteurs de la société, ce qui a entraîné l’adaptation du système social afin que ses cohérences soient maintenues. Ces adaptations concernent en particulier la production industrielle, où l’électronique de l’information, et le remplacement des automates par des robots entraînent une remise en cause du fordisme, en accomplissant le projet du taylorisme de retirer de l’atelier les irrationnels humains en inscrivant les procédures de production dans la mémoire des machines.

Plaquette de silicium d’un circuit intégré.

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Une approche de l’électro-optronique, pour le néophytes seulement… On peut envisager une activité de synthèse, alternant travaux individuels et de groupe pour expliciter « ce que nous avons compris ! ».

[semi-conducteur.pdf]

[transistor.pdf]

[portes-logiques.pdf]

[optronique-1.pdf]

[optronique-2.pdf]

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Diméthicone

https://www.researchgate.net/figure/Lindustrie-des-silicones-repartition-par-secteurs-dactivite-1_fig1_358807552

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https://www.researchgate.net/figure/Multi-organ-chip-platform-A-A-PDMS-chip-yellow-3-mm-high-bonded-onto-a-microscopic_fig10_303182218

Multi-organ chip platform (A) A PDMS chip (yellow), 3 mm high, bonded onto a microscopic slide hosts two independent microcircuits with a circulation channel of 100 x 500 µm. Each channel connects two tissue culture compartments, supporting the integration of 3D tissues, such as cell spheroids, and standard 96-well inserts for reconstructed barrier organ models. A peristaltic onchip micropump (black) enables pulsatile unidirectional fluid flow at physiological frequencies. (B) Represents a worm’seye view of two blood-perfused circuits (reprinted from Marx et al., 2012).  

Plate-forme de puce multi-organes (A) Une puce PDMS (jaune) de 3 mm de hauteur, collée sur une lame microscopique, héberge deux microcircuits indépendants avec un canal de circulation de 100 x 500 μm. Chaque canal relie deux compartiments de culture tissulaire, prenant en charge l’intégration de tissus 3D, tels que les sphéroïdes cellulaires, et d’inserts standards à 96 puits pour les modèles d’organes barrières reconstruits. Une micropompe péristaltique sur puce (noire) permet un écoulement de fluide unidirectionnel pulsatile à des fréquences physiologiques. (B) Représente une vue de l’œil d’un ver de deux circuits perfusés de sang (réimprimé de Marx et al., 2012).

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Des moules à tarte aux organs-on-chips : la multitude des utilisations des silicones…

[silicone.pdf]

[dimethicone.pdf]

[organs-on-chips.pdf]

[illustrations.pdf]

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