Le 24 mars 2009, à mon initiative et dans cadre du cours de physique 3h/semaine, les classes de 5 ème D et de 6 ème D se sont rendues à l’Institut du Quai Van Beneden pour deux exposés fort intéressants. Madame BRIJJAK nous a accompagnés également.
Comme à l’accoutumée, les élèves de 6 ème D ont fait preuve d’une culture générale et scientifique remarquable en posant un grand nombre de questions très pertinentes aux orateurs. Je tiens à les féliciter tous et toutes car la qualité du débat était impressionnante. C’est toujours une fierté de voir nos élèves s’exprimer brillamment en public et débattre en faisant preuve d’un esprit critique, et ce, dans la bonne humeur.
Vous trouverez, ci-dessous, un compte-rendu des deux activités suivies, par la plume d’Amandine VERSYP et d’Arthur LONGREE, principalement.
Bonne lecture à tous, C. THONON.
1 er sujet : les énergies vertes ou renouvelables , par A.VERSYP (6D)
Une énergie renouvelable est une énergie produite à partir d'une source qui, contrairement aux énergies fossiles, se régénère au moins au même rythme que celui auquel on l'utilise.
Les principales sources d'énergie renouvelables sont : l’énergie solaire (photovoltaïque et thermique), les biocarburants*, le bois-énergie*, la bio-méthanisation*, l’énergie éolienne, la géothermie, les pompes à chaleur et l’énergie hydraulique.
En 2000, moins de 2% des besoins énergétiques wallons étaient satisfaits grâce à l'utilisation de sources d'énergies renouvelables. Or, elles présentent un potentiel beaucoup plus important.
L'objectif de la politique énergétique wallonne est que, pour l'année 2010, elles fournissent 10% des besoins en électricité et 20% en 2020. De nombreuses mesures sont prises dans ce sens.
Au Printemps des Sciences, on nous a surtout informés sur l’énergie solaire photovoltaïque.
L’effet photovoltaïque a été découvert par Alexandre Edmond Becquerel en 1839. Les systèmes photovoltaïques utilisent l'énergie la plus équitablement répartie dans le monde : la lumière du soleil. Celui-ci fournit nous une énergie colossale (10.000 fois l’énergie nécessaire). Mais le problème réside dans la forme de cette énergie qui n'est pas directement exploitable. C’est pourquoi, nous devons utiliser des processus de conversion comme les cellules solaires photovoltaïques qui permettent de convertir l’énergie lumineuse du soleil en énergie électrique.
Comment ça marche ?
L’effet photovoltaïque est obtenu par absorption des photons dans un matériau semi-conducteur qui génère alors une tension électrique. Lorsque les photons heurtent une surface mince d'un matériau semi-conducteur, ils transfèrent leur énergie aux électrons de la matière. Ceux-ci se mettent alors en mouvement dans une direction particulière créant ainsi un courant électrique.
Quelle part peut représenter l’énergie photovoltaïque à l’échelle d’une famille ?
En Belgique, un module photovoltaïque, dans les conditions spécifiques d'éclairement d'un midi solaire en été, délivre une puissance nominale 1.000W/m².
En moyenne, une surface de 10m² de capteurs photovoltaïques peut fournir annuellement 850 kWh avec une production variable en fonction de la saison: 0,6 kWh par jour en décembre et 4,21 kWh en juin.
Si on sait qu’un ménage type de 4 personnes (référence EUROSTAT) consomme 3500 kWh/an, dont 1900 kWh en heure creuse (= nuit et week-end), on a ci-dessous le tableau des données moyennes pour 1, 5 ou 10 modules de 10 m².
On constate donc qu’un ménage de 4 personnes devient autonome et même fournisseur d’électricité pour 50 m 2 installés. Les études actuelles démontrent qu'une installation photovoltaïque « rembourse à la planète » l'énergie perdue à sa fabrication des panneaux (rejet de CO 2) au bout d’une période de 2 à 4 ans d’utilisation. On estime actuellement leur durée de vie à 25 ou 30 ans.
Nombre de modules
Energie annuelle (kWh/an)
Coût de l’installation en 2009, hors primes RW (€)
Pourcentage de la consommation annuelle (%)
1
850
8000
24,3
5
4250
30000
121,4
10
8500
55000
242,9
2 ème sujet : nanosciences et nanotechnologies , par A.LONGREE et A. VERSYP (6D)
Les nanosciences et les nanotechnologies regroupent l’ensemble des sciences et des techniques visant à la maîtrise et à la fabrication d’objets de dimension moléculaire, voire atomique, à l'échelle du nanomètre (1nm = 10 -9 m).
Quelques jalons de l’histoire des nanotechnologies
Feynman évoque en1959 un domaine inexploré : l'infiniment petit . Selon lui, on peut inscrire de grandes quantités d'informations sur un tout petit espace . Grâce à ce visionnaire , les manipulations à l'échelle atomique commencent .
Le microscope à effet tunnel est mis sur pied en 1981. Utilisant un phénomène quantique , appelé l'effet tunnel, nous pouvons déterminer la morphologie et la densité d'états électroniques des surfaces qu’il explore . Nous pouvons désormais observer , manipuler et créer des nanostructures
En 1986 est découvert le C60, molécule où 60 atomes de carbone (à droite) sont répartis en formant un polyèdre régulier formé de facettes hexagonales et pentagonales.
Six ans plus tard , on identifie les nanotubes , aux propriétés mécaniques étonnantes (légers , élastiques , résistants ). Les nanotubes sont de longs tubes composés d’atomes de carbone. On les utilise maintenant pour renforcer des structures . Leur rigidité est en principe 100 fois plus élevée que celle de l'acier.
Quelques applications des nanotechnologies
Industries pharmaceutiques, des biotechnologies et des soins de santé : de nouveaux médicaments basés sur des nanostructures, des systèmes de diffusion des médicaments qui ciblent des endroits précis dans le corps via des nanocapsules, des matériaux de remplacement biocompatibles avec les organes et les fluides humains, des kits d'autodiagnostics pouvant être utilisés à domicile, des senseurs pour des laboratoires tenant sur une puce, des matériaux pour la régénération des os et des tissus…
Nanoélectronique : l’ordinateur quantique permettra d'effectuer énormément plus d'opérations que les ordinateurs actuels car il n'utilise plus les bits comme unités de stockage mais les qbits , ces derniers ayant la propriété de pouvoir superposer les états "1" et "0" (propriété quantique ).
Nanomatériaux : cette catégorie d'applications est peut-être la plus intéressante car la plus répandue actuellement . Les nanotechnologies créent énormément de composés chimiques et de matériaux plus solides, plus légers . Exemples d’application : les voitures (pneus , chassis,…), les vêtements , les écrans plats, les raquettes de tennis, les cadres de VTT... La plupart des améliorations consistent à renforcer le matériau d'origine avec des nanotubes de carbone.
Conférence : Pourquoi le LHC ?
Le 19 mai , les classes de 6 ème physique 3h ont eu l’opportunité d’écouter Monsieur Luc LOUYS, professeur de physique retraité de Liège 1, qui se passionne, entre autres, depuis quelques années, pour la physique des particules élémentaires. Devant une assemblée attentive de 80 de nos élèves, il a expliqué ce qu’est et à quoi sert le LHC (« Large Hadron Collider »), équipement remarquable du CERN.
Ce gigantesque accélérateur de particules (27 km de circonférence, à 100 m de profondeur) a pour vocation de révolutionner notre compréhension du monde, de l’infiniment petit, à l'intérieur même des noyaux atomiques (les protons et les neutrons sont constitués de quarks), à l’infiniment grand de l’Univers.
Deux faisceaux de particules subatomiques de la famille des « hadrons » (des protons par ex.) circuleront en sens inverse à l’intérieur de l’accélérateur circulaire, emmagasinant de l’énergie à chaque tour. Lors de la collision frontale des deux faisceaux à une vitesse très proche de celle de la lumière et à de très hautes énergies, le LHC va recréer les conditions qui existaient au Big Bang. Des équipes de physiciens du monde entier analyseront les particules issues de ces collisions en utilisant des détecteurs spéciaux et espèrent ainsi prouver l’existence, jusqu’alors présumée théoriquement, du fameux boson de Higgs.
Après la description technique du LHC, Monsieur Louys a alors détaillé les 4 sortes d’interactions fondamentales qui gouvernent l’Univers ainsi que les particules messagères de ces interactions (les bosons de jauge). La théorie ambitieuse qui tend à unifier l’ensemble de ces forces implique en effet l’existence de boson de Higgs, qui est donc la raison même de la construction des expériences du LHC.
Je tiens à remercier personnellement Monsieur Louys d’avoir accepté le challenge de venir parler à nos jeunes du sujet ardu qu’est la physique quantique. Je le remercie d’autant plus que son discours fut magistral : les applaudissements de l’assistance étaient amplement mérités. C. THONON
Premiers résultats des Olympiades 2008
Nicolas Radu, élève de 5G, a brillamment remporté la finale des Olympiades de physique des 5èmes. Il est donc sélectionné pour participer aux Olympiades Européennes qui se dérouleront à Nicosie (Chypre) du 11 au 18 mai 2008.
Bravo Nicolas et bonne chance
Demi-finale de l'Olympiade de physique
Nombreux sont chaque année les élèves de Liège I participant aux Olympiades de Physique.
Mercredi 30 janvier 2008 de 14 h à 16 h30, 17 étudiants de Rhéto et 6 étudiants de 5ème ont concouru à ce difficile exercice. Félicitations à tous pour leur participation.
A peu près un quart des étudiants participant à ces éliminatoires peuvent poursuivre la sélection. Les élèves de rhéto participent alors à la 1/2 finale et ceux de 5ème accèdent directement à la finale.
Ces deux épreuves se sont déroulées mercredi 27 février de 14 H 30 à 17 h.
La 1/2 finale de rhéto permet de choisir 5 candidats qui prendront part à la finale, qui déterminera les 2 étudiants de la Communauté Française participant aux Olympiades Internationales de Physique au Vietnam.
La finale de 5ème permet de choisir le candidat qui participera aux Olympiades Européennes se déroulant cette année à Chypre.
11 étudiants de rhéto sur les 17 participants ont pu se présenter à cette épreuve de 1/2 finale.
Par ordre alphabétique: Azrour Samir (6E), Bernard Romain (6E), Bouazza Nour (6G), Delville Simon (6G), Guérin Thomas (6G), Harkati Radouan (6G), L'hoest Thibaut (6G), Lombet Adrien (6G), Martino Rémi (6G), Mostenne Xavier (6G) et Salazar Pablo (6G).
En 5ème, 2 étudiants sur 6 se sont qualifiés pour la finale du 27 février.
Par ordre alphabétique: Jacques Lionel (5G) et Radu Nicolas (5G).
Peut-être l'aventure se poursuivra pour certains candidats, comme ce fut souvent le cas les années antérieures.
TRADITION
INNOVATION
Athénée Royal Liège 1 "Charles Rogier"
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