Lithium – traitement

https://www.aotbattery.com/new/The-Principle-of-Lithium-ion-Battery.html

———————————

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

En 2020, le lithium est utilisé pour réaliser des piles et des batteries au lithium (71 % de la production de lithium), des verres et des céramiques (14 %), pour les graisses lubrifiantes (4 %), et à des taux moindres pour les matériaux comme dans la métallurgie (coulée continue : 2 %), la production de polymères (3 %), ainsi que pour le traitement de l’air (recyclage de l’air dans des espaces confinés : 1 %). […]

Stockage de l’électricité. Le lithium est souvent utilisé dans les électrodes de batterie du fait de son grand potentiel électrochimique. Les batteries lithium sont très utilisées dans le domaine des systèmes embarqués du fait de leur grande densité énergétique aussi bien massique que volumique. En 2020, c’est le premier usage du lithium à l’échelle mondiale : 71 %.

Carburant pour fusées et missiles. Le lithium sous forme métallique ou d’aluminate est utilisé comme additif à haute énergie pour la propulsion des fusées. Sous cette forme, il peut aussi être utilisé comme combustible solide.

Verres et céramiques. Le lithium est parfois utilisé dans les verres et les céramiques à faible expansion thermique, comme pour le miroir de 200 pouces du télescope Hale du Mont Palomar ; par ailleurs, il réagit faiblement aux rayons X, les verres au lithium (méta- et tétraborate de lithium) sont donc utilisés pour dissoudre des oxydes (méthode de la perle fondue) en spectrométrie de fluorescence des rayons X.

Graisses lubrifiantes. La troisième utilisation la plus courante du lithium est celle des graisses lubrifiantes. L’hydroxyde de lithium est une base qui, lorsqu’elle est chauffée avec une graisse, produit un savon composé de stéarate de lithium. Le savon au lithium a la capacité d’épaissir les huiles et il est utilisé pour fabriquer des graisses lubrifiantes à haute température.

Polymères. Les organolithiens sont utilisés dans la synthèse et la polymérisation des élastomères.

Métallurgie. Le lithium (par exemple sous forme de carbonate de lithium) est utilisé comme additif dans les laitiers de coulée continue où il augmente la fluidité, une utilisation qui représente 2 % de l’utilisation mondiale de lithium en 2020. […] Les alliages métalliques du lithium avec l’aluminium, le cadmium, le cuivre et le manganèse sont utilisés pour fabriquer des pièces d’aéronefs à haute performance (les alliages aluminium-lithium sont utilisés en France sur le Rafale).

Traitement de l’air. Le chlorure de lithium et le bromure de lithium sont extrêmement hygroscopiques et sont utilisés comme dessiccants. […].

Médecine, toxicologie. Dans les années 1940, on découvre que le lithium peut calmer certains patients psychotiques. Les sels de lithium (ex. : carbonate de lithium, le citrate de lithium ou l’orotate de lithium) sont depuis les années 1970 le traitement de référence des troubles bipolaires (anciennement psychose maniaco-dépressive), seuls ou avec d’autres thymorégulateurs à une concentration thérapeutique de 0,8 à 1,2 mEq/L (0,8 à 1,2 mmol/L). […]

Énergie. Selon Bernard Bigot, physicien et directeur du projet ITER, si la fusion thermonucléaire est maitrisée, 1 g de lithium et 50 litres d’eau suffisent pour extraire les isotopes de l’hydrogène nécessaires à la production de la consommation électrique d’une vie terrestre occidentale, énergie électrique qui produit relativement peu de déchets. […]

———————————————

https://www.latribune.fr/entreprises-finance/industrie/lithium-une-extraction-nefaste-pour-l-environnement-gourmande-en-energie-et-en-eau-938067.html

L’extraction de lithium : une technique gourmande en énergie et en eau.

Il est surnommé « le pétrole du 21e siècle ». Le lithium est un élément clé dans la fabrication des batteries des voitures électriques, censées être les seuls véhicules neufs à pouvoir être vendus dans l’Union européenne à partir de 2035.

Bien que des alternatives apparaissent, le lithium est actuellement obtenu soit à partir de mines de roche, soit par évaporation de saumure. (Crédits : Reuters)

———————————-

https://fr.wikipedia.org/wiki/Accumulateur_lithium-ion

Une batterie d’accumulateurs lithium-ion Varta au Museum Autovision au Bade-Wurtemberg (Allemagne).

——————————

Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier lithium-traitement).

—————————

Pour aborder les problématiques de l’extraction et de l’utilisation du lithium.

A consulter également :

Lithium-ion

1. Extraction, traitements

[element-lithium.pdf]

[parcours-lithium.pdf]

[traitement-minerai.pdf]

[problemes-extraction.pdf]

[projet-minier.pdf]

[recyclage.pdf]

2. Batteries

[electrodes.pdf]

[mecanismes-electrochimiques.pdf]

——————————

Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier lithium-traitement).

———————————————————-

Etonnements

Sur la cinquième case, l’échiquier possède 16 grains de riz.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Histoire_du_jeu_d%27%C3%A9checs

La légende la plus célèbre sur l’origine du jeu d’échecs raconte l’histoire d’un roi légendaire des Indes (appelé Balhait ou Shihram suivant les versions de la légende) qui cherchait à tout prix à tromper son ennui. Il promit donc une récompense exceptionnelle à qui lui proposerait une distraction qui le satisferait. Lorsque le sage Sissa, fils du Brahmane Dahir, lui présenta le jeu d’échecs, le souverain, enthousiaste, demanda à Sissa ce que celui-ci souhaitait en échange de ce cadeau extraordinaire. Humblement, Sissa demanda au prince de déposer un grain de riz sur la première case, deux sur la deuxième, quatre sur la troisième, et ainsi de suite pour remplir l’échiquier en doublant la quantité de grain à chaque case. Le prince accorda immédiatement cette récompense en apparence modeste, mais son conseiller lui expliqua qu’il venait de signer l’arrêt de mort du royaume car les récoltes de l’année ne suffiraient pas à s’acquitter du prix du jeu. En effet, sur la dernière case de l’échiquier, il faudrait déposer 2⁶³ grains, soit plus de neuf milliards de milliards de grains (9 223 372 036 854 775 808 grains précisément), et y ajouter le total des grains déposés sur les cases précédentes, ce qui fait un total de 18 446 744 073 709 551 615 grains (la formule de calcul est alors 2⁶⁴-1) […]

Maurits Cornelis Escher. Waterval. 1961.

—————————————

Les documents proposés sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier etonnements).

————————————–

Quelques « jeux » pour cultiver l’étonnement et l’analyse critique…

[1-etonnements.pdf]

Et leur analyse

[analyses.pdf]

Documents

[les-9-points.pdf]

[carte1.pdf]

[carte2.pdf]

[immobilite-terre.pdf]

[terre-lune-soleil.pdf]

Et un texte de Thomas S. Kuhn

[kuhn.pdf]

—————————————

Les documents proposés sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier etonnements).

—————————————————————-

Brouillons

https://www.mpiwg-berlin.mpg.de/Galileo_Prototype/HTML/F116_V/M116_V.HTM

Le Codex 72 de la Collection galiléenne (Collezione galileiana) de la Biblioteca Nazionale Centrale de Florence est un manuscrit comprenant 241 folios de différentes tailles, portant des numéros de folio de 1 à 196. […]. La majeure partie du manuscrit (du folio 33r au folio 194r), […], contient des brouillons (textes, dessins et calculs) écrits de la main de Galilée ou de ses disciples Mario Guiducci et Niccolò Arrighetti, se rapportant principalement aux théorèmes sur le mouvement publiés dans les Discorsi.

—————————————

Les documents proposés sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier brouillons).

————————————–

Petite réflexion sur les brouillons…

[brouillons.pdf]

Compléments

[relativite.pdf]

Et d’après http://premiere-scientifique.simulatus.info/ESL/theme-representation-visuelle.pdf :

[histoire-vision.pdf]

On pourra consulter également :

L’orange

Ignorato motu…

—————————————

Les documents proposés sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier brouillons).

————————————————-

Complexité

B. Pascal

Donc toutes choses étant causées et causantes, aidées et aidantes, médiatement et immédiatement, et toutes s’entretenant par un lien naturel et insensible qui lie les plus éloignées et les plus différentes, je tiens impossible de connaître les parties sans connaître le tout, non plus que de connaître le tout sans connaître particulièrement les parties.

H. Poincaré

Une cause très petite, qui nous échappe, détermine un effet considérable que nous ne pouvons pas ne pas voir, et alors nous disons que cet effet est dû au hasard. Si nous connaissions exactement les lois de la nature et la situation de l’univers à l’instant initial, nous pourrions prédire exactement la situation de ce même univers à un instant ultérieur. Mais, lors-même que les lois naturelles n’auraient plus de secret pour nous, nous ne pourrons connaître la situation initiale qu’approximativement.

I. Prigogine

S’éloigner de l’équilibre réserve des surprises […] On découvre ainsi de nouvelles situations, parfois plus organisées qu’à l’équilibre. Cela se produit en des points particuliers, qui correspondent à des changements de phases de non-équilibre, ce que j’appelle des points de bifurcation.

Edgar Morin

Le système est à la fois plus, moins, autre que la somme des parties. Les parties elles-mêmes sont moins, éventuellement plus, de toute façon autres que ce qu’elles étaient ou seraient hors système. Cette formulation paradoxale nous montre tout d’abord l’absurdité qu’il y aurait à réduire la description du système en termes quantitatifs. Elle nous signifie, non seulement que la description doit être aussi qualitative, mais surtout qu’elle doit être complexe.

—————————————

Tous les documents nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier complexite).

————————————–

Pour aborder la complexité, qu’il de faut pas confondre avec le compliqué, voici quelques exemples.

[1-n-corps.pdf]

[2-pendule-double.pdf]

[3-cellules-benard.pdf]

[4-bulle-mayo-membrane.pdf]

[5-proteines-motrices.pdf]

Avec les outils correspondants

Documents

[auto-organisation.pdf]

[convection.pdf]

[proteines-motrices.pdf]

Citations

[citations.pdf]

[morin.pdf]

Compléments

[complexite-physique.pdf]

[simple-complexe.pdf]

[structures-dissipatives.pdf]

[chimie-auto-organisation.pdf]

On pourra consulter également :

La flèche du temps

Chaos

Oscillations chimiques

Bulles

Membranes

Alvéoles

—————————————

Tous les documents nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier complexite).

————————————————————–

Nucléaire

Extrait de https://www.cea.fr/multimedia/Pages/videos/culture-scientifique/physique-chimie/fission.aspx

—————————-

Voir également : https://www.cea.fr/multimedia/Pages/animations/energies/cycle-combustible-nucleaire.aspx

Le cycle du combustible nucléaire © CEA/Com Ci Com Ca

——————————-

https://www.cea.fr/comprendre/Pages/energies/nucleaire/essentiel-sur-cycle-du-combustible-nucleaire.aspx [Extraits]

L’uranium est naturellement présent dans certaines roches, une roche peut contenir jusqu’à 200 kg d’uranium par tonne. Une fois extrait de la roche, l’uranium doit être dissous puis traité chimiquement pour obtenir une poudre jaune : le yellow cake.

Pour qu’une réaction de fission en chaîne soit possible, la concentration en uranium 235 doit représenter entre 3 et 5 % du combustible. Le combustible doit donc être enrichi. Il faut d’abord convertir le yellow cake en gaz, puis le transférer vers des centrifugeuses qui utilisent la faible différence de masse entre les isotopes 235 et 238 pour les séparer en deux flux : l’uranium « enrichi » qui sert à la fabrication du combustible ; l’uranium « appauvri » entreposé sous forme solide, en vue d’une utilisation future dans les réacteurs nucléaires de 4^e génération.

L’uranium gazeux enrichi est converti en poudre d’oxyde d’uranium (UOX), une forme particulièrement stable. Cette poudre est comprimée en pastilles de 7 grammes, empilées dans des tubes métalliques en alliage de zirconium. Le tout forme des « crayons de combustible ». D’une hauteur de 4 mètres, ces crayons sont ensuite réunis en faisceaux pour constituer des « assemblages de combustible » qui sont ensuite acheminés vers les réacteurs nucléaires.

L’assemblage de combustible est introduit dans le cœur du réacteur au sein duquel règne un intense flux de neutrons. « Cassés » par les neutrons, les atomes d’uranium 235 contenus dans le combustible libèrent alors une grande quantité d’énergie, sous forme de chaleur, évacuée du réacteur par un premier circuit d’eau sous pression, dont la température s’élève ; la chaleur est ensuite transférée par des échangeurs à un circuit secondaire où l’eau se transforme en vapeur, qui actionne des turbines et permet de produire de l’électricité.

Après 4 années d’utilisation, le combustible, dit « usé », est retiré du réacteur. Il se compose alors de 96 % de matières valorisables (réutilisables) et de seulement 4 % de déchets ultimes (éléments non réutilisables, issus de la fission de l’uranium et pour la plupart très radioactifs).

Après une période d’entreposage en piscine de refroidissement (pour faire décroître la radioactivité et la chaleur émise), le combustible usé est traité dans l’Usine Orano de La Hague. Il est notamment dissous et mis en présence de molécules extractantes, conçues pour isoler des éléments spécifiques. Ce traitement permet de séparer les matières valorisables des déchets.

L’uranium extrait du combustible usé peut ensuite être ré-enrichi. Une autre matière, appelée plutonium, qui s’est formée dans le réacteur, est recyclée sous la forme d’un nouveau combustible appelé MOX. Ce combustible est actuellement employé dans le tiers des réacteurs du parc nucléaire français, et produit environ 10% de notre électricité.

Les déchets ultimes sont piégés dans une matrice de verre : c’est le procédé de vitrification. Mélangés à haute température avec une pâte vitreuse, ils sont ensuite coulés dans des conteneurs en inox et entreposés en puits, en attendant d’être stockés dans une installation dédiée.

Conformément à la loi de juin 2006, le stockage en formation géologique profonde (projet Cigéo) est la solution de référence pour la gestion de ces déchets radioactifs à vie longue. Il vise à les placer dans un site géologique profond, particulièrement stable et apte à procurer leur confinement à très long terme (jusqu’à ce que leur radioactivité soit ramenée à un niveau très faible). Le stockage est dit réversible car il prévoit la possibilité de reprendre les déchets si cela s’avérait opportun.

——————————-

https://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9chet_radioactif

—————————————

Tous les documents nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier nucleaire).

————————————–

Plusieurs propositions de travail sur les questions du nucléaire.

1. Fission

[1-fission.pdf]

[reaction-fission.pdf]

[masse-energie.pdf]

[aston.pdf]

[fission.exe] (CEA)

[masses-noyaux.exe] (A. Willm)

2. Centrales

[1-puzzle.pdf]

[reconstitution.pdf]

[2-fonctionnement.pdf]

[fonctionnement-corrige.pdf]

[centrales.pdf]

[REP.exe] (CEA)

3. Exploitation

Il s’agit ici d’une collection documentaire pouvant donner lieu à un travail d’exploitation et synthèse de façon à alimenter le débat « pour-contre le nucléaire »…

[uranium.pdf]

[combustible.pdf]

[cycle.pdf]

[fissile-fertile.pdf]

[dechets.pdf]

[debats.pdf]

—————————————

Tous les documents nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier nucleaire).

——————————————————————–

Panification

Ramses III bakery. From the tomb of Ramesses III in the Valley of the Kings, Twentieth Dynasty of Egypt. The Oxford encyclopedia of ancient Egypt.

————————————————

https://www.researchgate.net/publication/268512564

GUY DELLA VALLE. Panification: quoi de neuf?

La panification met en œuvre des actions mécaniques (le pétrissage), fermentaires et thermiques (la cuisson) qui transforment un solide initialement divisé (la farine) en un matériau alvéolé (le pain), par l’intermédiaire d’un milieu viscoélastique (la pâte). Ce principe simple induit un large éventail de produits, en raison de la variabilité de la matière première (le blé) et de la diversité des paramètres de chaque opération. Les méthodes et tests d’évaluation de la matière, en dépit de leur intérêt pratique indéniable, sont difficilement interprétables sur le plan scientifique. Il est donc difficile de prévoir les répercussions d’un changement de matière première ou d’une modification de réglage sur la conduite des opérations et la qualité du produit final. Là où l’empirisme ne suffit plus, les recherches tendent à comprendre et à expliquer pour pouvoir ensuite prédire.

————————————————

https://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/procedes-chimie-bio-agro-th2/filiere-de-production-produits-d-origine-vegetale-42433210/produits-et-procedes-de-panification-f6180

Frédéric LANDGRAF

Le pain, le blé et le boulanger : c’est une histoire presque aussi vieille que le monde. À l’origine, il y a le besoin de vivre et survivre en se nourrissant. De ce besoin est né l’élaboration des aliments. C’est une histoire simple, car, quoi de plus facile en effet que de fabriquer du pain, puisqu’il suffit de céréales et d’eau. Or ces matières premières se trouvent aujourd’hui presque partout dans le monde. L’ajout de sel, les méthodes de fermentation dépendent des goûts et du savoir-faire. Près de 5 000 ans avant Jésus-Christ, les Sumériens et les Égyptiens fabriquent plusieurs sortes de pains. Les Grecs feront fermenter la pâte en y ajoutant de la soude ou du jus de raisin. Comme les boulangers actuels, ils diversifient leur production pour proposer des pains aux arômes variés : pain au miel, à l’anis… Au début du second millénaire, apparaissent les premiers textes qui réglementent la profession. En 1217, le boulanger doit obtenir une autorisation royale pour exercer. Quelques années plus tard, un autre décret détermine le nombre d’années d’apprentissage. Sous Louis XIV, le pain s’allonge et devient plus blanc. Il faut attendre le XX^e siècle pour voir la mécanisation du métier et les nouvelles techniques de fabrication se généraliser. Le pain n’est plus l’aliment de base qu’il fut autrefois. Les techniques de fabrication ont beaucoup évolué, en fonction des connaissances et des habitudes de consommation. Néanmoins, il occupe toujours une place à part, et spécialement en France, où près de quatre millions de tonnes de pain sont fabriquées chaque année. Aujourd’hui, un boulanger pétrit en moyenne cinquante quintaux de farine par mois. Et chaque année, dix milliards de baguettes sont vendues en France. Le pain fait partie de la culture française. Mélanger quelques ingrédients de base : quoi de plus facile, non ? Maîtriser le produit et les fabrications est un métier ; un métier beaucoup plus complexe qu’il n’y paraît au premier abord.

————————————————

https://professeurbabine.com/les-bases-de-la-panification

—————————————-

Tous les documents nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier panification).

————————————–

Une approche de la panification, sans entrer dans la complexité des processus biologiques…

On peut commencer par expérimenter, puis aller explorer la collection documentaire pour nourrir l’interprétation.

[panification.pdf]

[histoire-pain.pdf]

[experimenter.pdf]

[processus-enzymes.pdf]

[levure.pdf]

[levain.pdf]

[levure-chimique.pdf]

[maillard.pdf]

Documents complémentaires (biochimie)

[enzymes.pdf]

[glossaire.pdf]

[ATP-ADP.pdf]

[NAD-NADH.pdf]

—————————————-

Tous les documents nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier panification).

——————————————————–

Biopiles

E7fP4C_Ujlo

Qui ne rêve pas d’une maison qui produit une énergie propre et pas chère ? En concevant un catalyseur inspiré d’une enzyme, l’hydrogénase, qui dans la nature transforme l’eau en hydrogène, les chimistes Marc Fontecave (Collège de France) et Vincent Artero (CEA) ont presque atteint ce but ! Un épisode de la série Nature = Futur !

[des enzymes pleines d’énergie.mp4]

————————————

https://new.societechimiquedefrance.fr/wp-content/uploads/2019/12/2013-373-avril-p18-Innocent_HD.pdf

[Extrait] Différents types de biopiles. Le terme de biopile est aussi utilisé par traduction littérale du terme anglais « biopile » ; il définit une méthode de remédiation des sols basée sur leur activité microbienne en utilisant la matière organique polluante comme source carbonée pour le métabolisme. Ce n’est pas l’objet de cet article. Nous considérerons ici les biopiles au sens de « piles à combustible biologiques », traduction de l’expression anglaise « biofuel cell ». Il s’agit de dispositifs électrochimiques de production d’électricité par utilisation de carburant et de comburant ayant des enzymes ou des micro-organismes comme catalyseurs électrochimiques. Le principe de la biopile est directement issu du fonctionnement des piles à combustible ; deux électrodes assurent le fonctionnement du générateur : une anode, lieu de l’oxydation d’un carburant, et une cathode, lieu de la réduction du comburant (généralement l’oxygène). Les électrodes assurent la collecte des électrons entre les électrodes et permettent ainsi la génération d’un courant électrique. Ces réactions d’électrodes nécessitent des catalyseurs. Dans le cas des piles à combustible « classique », la catalyse est assurée par des métaux nobles (platine notamment) qui permettent d’améliorer l’efficacité des réactions électrochimiques. Dans le cas des biopiles, la catalyse est assurée par des bioéléments : des enzymes redox pour les biopiles enzymatiques, ou des micro-organismes (bactéries, algues, levures…) pour les biopiles microbiennes.

——————————-

—————————————-

Tous les documents nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier biopiles).

————————————–

Une petite collection documentaire sur le thème des « biopiles », pour un travail collaboratif d’analyse et synthèse…

Document de travail

[1-biopiles.pdf]

[biopiles.pdf]

Documents complémentaires

[piles-combustible.pdf]

[probleme-catalyseurs.pdf]

[enzymes.pdf]

[hydrogenases.pdf]

[oxydases.pdf]

[biofilms.pdf]

[bacteries-electroactives.pdf]

Vidéos

[Des enzymes pleines d’énergie.mp4]

[Comment fonctionne une pile à combustible.mp4]

[L’électrolyseur et la pile à combustible.mp4]

Autres documents

[biocatalyse.pdf]

[hydrogene.pdf]

[types-piles.pdf]

—————————————-

Tous les documents nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier biopiles).

———————————————————

Energies moléculaires

Les niveaux d’énergies moléculaires

et les spectroscopies

Adapté de : Types of Molecular Spectroscopy – Engineering Chemistryb – Magic Marks https://www.youtube.com/watch?v=vt3WO2rf9Qs

————————————-

https://fr.wikipedia.org/wiki/Spectroscopie_mol%C3%A9culaire

La spectroscopie moléculaire est une méthode de spectroscopie dont le but est d’analyser quantitativement ou qualitativement des molécules organiques et d’identifier leurs groupes fonctionnels.

Spectroscopie d’absorption moléculaire

—————————————-

Tous les documents nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier energies moleculaires).

————————————–

Explorations (modestes et simplifiées) des niveaux d’énergie moléculaires et des spectroscopies d’absorption dans les domaines usuels, UV – Visible et IR.

[1-IR.pdf]

[2-UV-Vis.pdf]

Avec les corrigés

[1-IR-corrige.pdf]

[2-UV-Vis-corrige.pdf]

Documents d’aide

Orbitales

[dihydrogene.pdf]

[dioxygene.pdf]

[orbitales-atomiques.pdf]

Spectroscopies

[domaines.pdf]

[IR.pdf]

[UV.pdf]

[UV-Vis.pdf]

Diaporamas

[UV-Vis-IR.pptx]

[molecules-colorants.pptx]

—————————————-

Tous les documents nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier energies moleculaires).

——————————————————

Oscillations chimiques

Computer simulation of the Belousov–Zhabotinsky reaction. https://en.wikipedia.org/wiki/Belousov%E2%80%93Zhabotinsky_reaction

——————————

https://fr.wikiversity.org/wiki/Notions_de_thermodynamique_des_processus_irr%C3%A9versibles/Processus_irr%C3%A9versibles

Les systèmes loin de l’équilibre peuvent conduire à des structures dissipatives. La théorie des bifurcations et la stabilité structurale permettent de développer une théorie de l’auto-organisation. En thermodynamique des systèmes hors équilibre, l’apparition d’une structure décrite par la théorie des systèmes dissipatifs :

– la turbulence et la convection (l’exemple classique étant les Cellules de Bénard) en mécanique des fluides,

– en cosmologie, la formation des structures (étoiles, galaxies),

– la percolation (la percolation est un processus physique critique qui décrit pour un système, une transition d’un état vers un autre).

– les systèmes à réaction-diffusion comme la réaction de Belousov-Zhabotinsky. […]

Une réaction de Belousov-Zhabotinsky est une réaction oscillante observée en 1950 par le chimiste russe Boris Belousov. En mélangeant cinq composés courants dans l’eau, à température ambiante, on n’atteint pas directement l’état d’équilibre ; la solution oscille entre deux états, avec une grande régularité et ce, pendant près d’une centaine de cycles, jusqu’à épuisement d’un des réactifs. Classiquement, cette réaction oscillante est réalisée dans une boîte de Petri où apparaissent en surface des ondes de concentration dont l’évolution est périodique.

————————————–

https://fiscomp.if.ufrgs.br/index.php/Belousov-Zhabotinsky

——————————

Ilya Prigogine, Temps à devenir. 1994.

« On a découvert que lorsque vous allez loin de l’équilibre, par exemple en considérant une réaction chimique que vous empêchez d’arriver à l’équilibre, se produisent des phénomènes extraordinaires que personne n’aurait cru possibles ; par exemple, des horloges chimiques. […] il se produit, loin de l’équilibre, dans d’importantes classes de réactions chimiques, des phénomènes rythmiques. Tout devient bleu, puis tout devient rouge, puis tout devient bleu, c’est-à-dire qu’une cohérence naît, qui n’existe que loin de l’équilibre. […] Donc, loin de l’équilibre, se produisent des phénomènes ordonnés qui n’existent pas près de l’équilibre. Si vous chauffez un liquide par en-dessous, il se produit des tourbillons dans lesquels des milliards de milliards de molécules se suivent l’une l’autre. De même, un être vivant, vous le savez bien, est un ensemble de rythmes, tels le rythme cardiaque, le rythme hormonal, le rythme des ondes cérébrales, de division cellulaire, etc. Tous ces rythmes ne sont possibles que parce que l’être vivant est loin de l’équilibre. Le non-équilibre, ce n’est pas du tout les tasses qui se cassent ; le non-équilibre, c’est la voie la plus extraordinaire que la nature ait inventée pour coordonner les phénomènes, pour rendre possibles des phénomènes complexes. Donc, loin d’être simplement un effet du hasard, les phénomènes de non-équilibre sont notre accès vers la complexité. Et des concepts comme l’auto-organisation loin de l’équilibre, ou de structure dissipative, sont aujourd’hui des lieux communs qui sont appliqués dans des domaines nombreux, non seulement de la physique, mais de la sociologie, de l’économie, et jusqu’à l’anthropologie et la linguistique. […] »

Ilya Prigogine (1917 – 2003). Nobel Prize in Chemistry 1977 for his contributions to non-equilibrium thermodynamics, particularly the theory of dissipative structures.

—————————————-

Tous les documents nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier oscillations chimiques).

————————————–

Une approche, très modeste et partielle, des réactions chimiques oscillantes.

[protocoles-BR-BZ.pdf]

[interprétation-BZ.pdf]

[interprétation-BR.pdf]

Vidéos

[Belousov-Zhabotinsky.mp4]

[Briggs-Rauscher.mp4]

[Briggs-Rauscher-electrochemical-measurement.mp4]

Problème de bac

[oscillations-sujet.pdf]

[oscillations-corrige.pdf]

—————————————-

Tous les documents nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier oscillations chimiques)

——————————————————-

Energie (0) – Concept

https://lewebpedagogique.com/histoiregeotruffaut/2018/05/04/lenjeu-energetique/les-diverses-sources-d-energies-non-renouvelables-renouvelables/

————————————-

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie

En science physique, l’énergie, mesurée en joules dans le système international, est une mesure de la capacité d’un système à modifier un état, à produire un travail entraînant un mouvement, un rayonnement électromagnétique ou de la chaleur. Le travail est ainsi un transfert ordonné d’énergie entre un système et le milieu extérieur, tandis que la chaleur est un transfert désordonné d’énergie entre le système et le milieu extérieur. Les transformations de l’énergie qui font intervenir l’énergie thermique sont étudiées par la thermodynamique :

– le premier principe affirme que globalement l’énergie se conserve. L’énergie ne peut ni se créer ni se détruire mais uniquement se transformer d’une forme à une autre (principe de Lavoisier) ou être échangée d’un système à un autre (principe de Carnot) ;

– le second principe impose des limitations au rendement de la transformation de l’énergie thermique en une autre énergie (mécanique, électrique ou autre). La conversion d’énergie d’une forme à une autre n’est en général pas complète : une partie est dégradée sous forme d’énergie cinétique désordonnée. Le rendement est alors le quotient de l’énergie obtenue sous la forme désirée par celle fournie à l’entrée du convertisseur. […]

————————————-

https://www.encyclopedie-energie.org/une-breve-histoire-de-lenergie/

Les sources fossiles d’énergie. L’énergie dont nous disposons à l’heure actuelle sur la planète provient presque exclusivement du soleil. Seule l’énergie nucléaire trouve son origine dans la nucléosynthèse des gigantesques explosions des supernovæ. La quantité des sources fossiles étant limitée et finie, elle ne manquera pas de s’épuiser puisque la synthèse du charbon et des hydrocarbures a demandé des millions d’années. Même l’énergie nucléaire utilisée dans des réacteurs surgénérateurs (le thorium est très répandu) finira par s’épuiser.

Les sources renouvelables d’énergie. Ces sources proviennent du rayonnement solaire, soit directement, soit indirectement, sous la forme du vent et de la pluie. Elles ont l’immense avantage d’être inépuisables, mais deux inconvénients majeurs : celui d’être réparties à faible densité et celui d’être intermittentes. La valeur fréquemment avancée du rayonnement solaire, soit 1 kW/m², doit être complétée par la précision qu’il s’agit d’une valeur maximale par temps clair et au zénith. De même pour le vent, les valeurs indiquées sont données pour un vent minimum important. Il s’agit donc de sources complémentaires, très utiles, mais en aucun cas de sources de remplacement des sources conventionnelles, sauf à infliger à la nature d’immenses dégâts. Un avantage important de ces sources renouvelables est d’être aussi non polluantes. L’examen du cycle complet de leur production peut cependant réserver quelques surprises. Ainsi le Danemark, fortement équipé d’éoliennes est resté un pays très pollueur : statistiquement, le vent ne souffle suffisamment que 31 % du temps et, phénomène aggravant, s’interrompt de façon imprévisible. Le système de production d’électricité doit alors être complété par des centrales thermiques à démarrage ultra rapide qui sont extrêmement polluantes.

——————————-

Voir en particulier :

[Histoire des sciences] Comment a évolué le concept d’énergie ? Par Etienne Klein. Vidéo réalisée par la fondation La Main à la pâte dans le cadre du MOOC « Regards croisés sur l’énergie » (Janvier 2017).

https://youtu.be/fKfwdsEwYfU

Ainsi que

https://www.cea.fr/comprendre/Pages/energies/essentiel-sur-energies.aspx

L’énergie se conserve. La quantité totale d’énergie dans un système donné ne change pas, on ne peut donc ni la créer, ni la détruire. L’énergie est transmise d’un élément vers un autre, souvent sous une forme différente. Un exemple : quand on chauffe de l’eau, différentes transformations d’énergie ont lieu. En brûlant dans l’air, le bois libère son énergie chimique. Cette énergie se transforme en chaleur, l’énergie thermique, et en lumière, l’énergie de rayonnement. Lors de cette réaction, la quantité d’énergie totale ne change pas, elle change simplement de forme.