mardi 29 septembre 2009

Les métaux

1. Pourquoi étudier les métaux ?

Photo de la casse de Saint-Brieuc, par Yan-Arthus Bertrand



Cratère de VixDepuis 8000 ans, la conquête des métaux a joué un rôle majeur dans l'histoire des peuples et le récit de cette (ou plutôt des ces) conquête(s) passionnera toutes les personnes qui aiment l'archéologie et l'histoire, celles qui désirent comprendre comment les expériences de nos prédécesseurs ont préparé le présent. Chaque jour, nous manipulons des couverts en inox sans penser au nickel, qui rend l'acier inoxydable, nous embarquons dans un avion ou enfourchons notre bicyclette sans rendre grâce à la légèreté de l'aluminium, nous profitons de l'électricité sans songer à la conductivité du cuivre, etc. Mais aujourd'hui, en dehors de géologues spécialisés, de prospecteurs, d'ingénieurs des mines, d'archéologues et de boursicoteurs, bien peu de gens se soucis des sources de métaux. Photo de minerai de ferPourtant, de nos jours comme dans le passé, sous tous les climats, que de voyages et d'aventures à hauts risques ! Un des grands mobiles de l'exploration des continents fut la recherche, souvent épique, de gisements d'or, d'argent, mais aussi de métaux moins nobles comme le cuivre, l'étain, le manganèse, et même le fer.




Les gisements de minerais sont distribués de manière très inégale dans l'écorce terrestre et d'une nation à l'autre. Photo de mine de beauxite Dans chaque territoire, ils s'épuisent, ou leur exploitation devient non compétitive, parce que d'autres en recèlent de plus gros ou de plus riches. S'approvisionner en minerais ou en métaux au meilleur prix est, pour les nations industrialisées, un élément important de leur stratégie commerciale, voire militaire. Depuis au moins deux siècles, cette stratégie se déploie souvent à l'échelle mondiale ; c'est une composante de la géostratégie.




    Les images montrent, par ordre d'apparition :
  1. La casse automobile de Saint Brieuc, une photo de Yann Artus Bertrand, dont vous pouvez voir les photographies à l'adresse : http://www.ledeveloppementdurable.fr/. Cette photographie illustre à quel point notre société est dépendante des métaux.

  2. Le cratère du trésor de Vix, dont on peut lire un article fort intéressant sur Wikipédia.

  3. Du minerai de fer, qui ressemble à un vulgaire caillou.

  4. Une mine de bauxite, avec sa belle couleur orangée, dont on extrait l'aluminium, qui n'est pas orange du tout !


Cette partie est largement inspiré du livre de Pierre Routhier : Voyage au monde du métal, aux éditions Belin.



2. Quelques petits problèmes de vocabulaire...


Comme vous avez pu le constater en classe, le pluriel de "métal" est "métaux" ! De plus, le terme "métal" s'applique à tous les matériaux tels que fer, aluminium, zinc, cuivre, or, argent (les six métaux à étudier en 3ème) et à bien d'autres matériaux. Il n'est pas lui-même un exemple de... métal.




Qu'est-ce qu'un métal ? A cette question, le dictionnaire Le Robert nous dit : Corps simple, doué d'un éclat particulier (éclat métallique), bon conducteur de la chaleur et de l'électricité et formant, par combinaison avec l'oxygène, des oxydes basiques.




3. Un alliage aujourd'hui indispensable : l'acier.




Cette vidéo setrouve sur le site Internet "lesite.tv", un site dédié aux vidéos pédagogiques, auquel les élèves peuvent s'abonner ( adresse : http://www.lesite.tv/).




4. Au coeur des métaux.


Si nous pouvions voir au coeur des métaux purs, à l'échelle nanoscopique, nous verrions que les métaux sont faits d'atomes identiques bien ordonnés. On parle de structure cristalline, comme pour le sel ou le diamant.




5. Y a-t-il beaucoup de métaux ?

Tableau périodique des éléments


L'image ci-dessus représente ce que les chimistes appellent le "tableau périodique des éléments", qui fut élaboré par le savant russe Mendeleiev au XIXème siècle. Il regroupe, en les classant, tous les atomes qui constituent la matière qui nous entoure, avec leurs symboles, leurs masses, et bien d'autres informations utiles aux chimistes et aux physiciens. On y dénombre plus de 70 éléments métalliques.




Le site La physique, c'est fantastique ! vous permet d'accéder à un tableau interactif (adresse : http://phys.free.fr/tabper.htm).




6. Archimède et la masse volumique.


Au premier siècle avant notre ère, l'architecte romain Vitruve rapporte que le roi Hiéron II de Syracuse (-306,-214) aurait demandé à son jeune ami et conseiller scientifique Archimède (âgé alors de 22 ans seulement) de vérifier si une couronne d'or, qu'il s'était fait confectionner comme offrande à Jupiter, était totalement en or ou si l'artisan y avait mis de l'argent, récupérant ainsi une partie de l'or fourni. La vérification avait bien sûr pour contrainte de ne pas détériorer la couronne. La forme de celle-ci était en outre trop complexe pour effectuer un calcul du volume de l'ornement. Archimède aurait trouvé le moyen de vérifier si la couronne était vraiment en or, alors qu'il était au bain public, en observant comment des objets y flottaient. Il serait alors sorti dans la rue en s'écriant le célèbre Eurêka, qui signifie J'ai trouvé !, en grec. Il venait de comprendre que, pour une masse identique, une couronne entièrement en or n'aurait pas le même volume qu'une couronne contenant un mélange d'or et d'argent. Et comme l'argent est moins dense que l'or, une couronne contenant de l'argent serait plus volumineuse. Et c'est ce qu'il démontra en plongeant dans l'eau une masse d'or équivalente à la masse de la couronne (voyez la vidéo ci-dessous - en anglais !).





dimanche 27 septembre 2009

Première vidéo, premier lien

Pour commencer, je vous propose d'aller voir un extrait du film Apollo 13, de Ron Howard, avec Tom Hawks, Kevin Bacon, Bill Paxton, Gary Sinise et Ed Harris. Tiré d'une histoire vraie, ce film retrace l'incroyable histoire de la mission Apollo 13, commandée par Jim Lovell, qui, moins d'un an après que Neil Armstrong ait marché sur la Lune - le 21 août 1969, lors de la Mission Apollo 11 - faillit tourner à la catastrophe.








Voici aussi le nom d'un site Internet qui pourra vous êtes très utiles en sciences physiques :
La physique, c'est fantastique ! Vous pourrez y trouver des explications et des exercices interactifs.


Les élèves de 4ème y trouveront tout ce qu'ils ont besoin de savoir sur la tension électrique, et ceux de 3ème, sur les atomes, les molécules, les ions, etc.


Si vous avez vous-même déjà déniché un site Internet intéressant, n'hésitez pas à le faire savoir.


samedi 26 septembre 2009

Message d'accueil


Bonjour,

Ce blog est destiné aux élèves de sciences physiques du collège Denis Diderot, à Deuil-la-Barre. Vous pourrez y poser vos questions, répondre à vos camarades, écrire vos propres messages, trouver ou faire connaître des adresses Internet utiles pour vos recherches, etc. Les élèves curieux de sciences peuvent y partager leur passion, ceux qui éprouvent quelques difficultés ne doivent pas hésiter demander de l'aide.
Ce blog est créé à titre d'essai et ne vivra que si les élèves y trouvent un intérêt et prennent le temps de l'enrichir. J'espère qu'ils sera utiles à tous.

A bientôt.