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Sous le capot : la chimie des voitures - Cynthia Chubbuck

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    Il y a plus d'un milliard de voitures
    dans le monde aujourd'hui,
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    qui amènent les gens là
    où ils doivent se rendre,
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    mais les voitures ne sont pas
    qu'un moyen de transport,
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    elles sont aussi une bonne occasion
    pour une leçon de chimie.
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    Le processus de démarrage commence
    dans les cylindres du moteur,
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    où un petit jet d'essence
    de l'injecteur
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    et une aspiration d'air
    de la soupape
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    se rencontrent avant qu'une étincelle
    ne leur fasse prendre feu,
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    créant des gaz qui se dilatent
    et poussent le piston.
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    Mais la combustion est une réaction
    exothermique et dégage donc de la chaleur.
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    Beaucoup de chaleur.
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    La plupart de cette chaleur
    s'échappe par le pot mais
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    la chaleur restée dans le bloc-moteur doit
    être absorbée, transportée et dissipée
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    pour empêcher les composants en métal
    d'être déformés ou même de fondre.
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    C'est là qu'entre en jeu
    le système de refroidissement.
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    Un liquide circule dans le moteur,
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    mais quel genre de liquide
    peut bien absorber toute cette chaleur ?
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    L'eau serait un bon candidat.
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    Après tout, sa capacité thermique,
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    la quantité d'énergie requise
    pour augmenter la température
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    d'une quantité donnée d'1°C,
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    est supérieure à celle de
    toute autre substance commune.
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    Et nous avons beaucoup
    d'énergie à absorber.
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    Mais l'eau peut
    nous causer de graves problèmes.
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    Déjà, son point de congélation est 0°C.
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    Vu que l'eau se dilate
    à mesure qu'elle gèle,
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    une froide nuit d'hiver pourrait fendre
    le radiateur et endommager le bloc-moteur,
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    ça fait froid dans le dos.
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    Et vu comme les moteurs
    peuvent être chauds,
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    le point d'ébullition relativement bas
    de 100°C peut provoquer
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    une situation qui ferait
    bouillir de rage n'importe qui.
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    Alors, au lieu d'eau,
    nous avons recours à une solution,
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    un mélange homogène qui consiste
    en un soluté et un solvant.
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    Certaines propriétés de la solution
    différeront selon la proportion de soluté.
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    On les appelle propriétés colligatives,
    et par chance, elles comprennent
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    la baisse du point de congélation
    et la hausse du point d'ébullition.
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    Les points de congélation et d'ébullition
    sont alors chacun plus bas et plus haut
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    qu'avec un solvant pur. Plus on a de
    soluté, plus la différence augmente.
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    Pourquoi ces propriétés changent-elles ?
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    Tout d'abord, il faut savoir que
    la température est une mesure
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    de l'énergie cinétique
    moyenne d'une particule.
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    Plus le liquide est froid,
    moins on a de cette énergie,
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    et plus les molécules bougent lentement.
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    Quand un liquide gèle,
    les molécules ralentissent,
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    assez pour que chacune
    gravite autour de l'autre,
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    se façonnant en
    une structure de cristal.
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    Mais la présence de particules de soluté
    empêche ces gravitations,
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    la solution doit être refroidie plus
    encore pour que le façonnage ait lieu.
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    Quant au point d'ébullition,
    quand un liquide bout,
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    il produit des bulles remplies
    de sa vapeur,
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    mais pour qu'une bulle arrive, la pression
    de la vapeur doit être aussi forte
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    que l'atmosphère poussant constamment
    sur la surface du liquide.
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    En chauffant le liquide,
    la pression de la vapeur réduit,
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    et quand elle devient égale
    à la pression atmosphérique,
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    des bulles se forment
    et l'ébullition a lieu.
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    La pression de la vapeur d'une solution
    est moindre que celle
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    d'un solvant pur et doit être chauffée
    à une température supérieure
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    avant de pouvoir égaler
    la force l'atmosphère.
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    En bonus, la pression
    dans le radiateur est maintenue
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    au-dessus de la pression atmosphérique,
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    élevant le point d'ébullition
    de 25°C supplémentaires.
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    La solution souvent utilisée
    dans le système de refroidissement
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    d'une voiture est un mélange 50/50
    d'éthylène glycol et d'eau,
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    qui gèle par -37°C
    et bout par 106°C.
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    Dans la proportion la plus recommandée
    de 70 pour 30,
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    le point de congélation
    est plus bas encore à -55°C,
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    et le point d'ébullition
    s'élève à 113°C.
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    Comme vous voyez,
    plus vous ajoutez d'éthylène glycol,
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    plus vous serez protégé,
    alors pourquoi ne pas en mettre plus ?
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    Il se trouve que vous pouvez
    avoir trop d'une bonne chose
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    car dans des proportions plus grandes,
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    le point de congélation
    commence en fait à remonter.
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    Les propriétés de la solution approchent
    celle de l'éthylène glycol,
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    qui gèle par -12,9°C,
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    une température plus élevée
    que celle obtenue avec la solution.
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    La solution coule à travers le moteur,
    absorbant la chaleur au passage.
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    Arrivée au radiateur,
    elle est refroidie par un aérateur,
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    ainsi que de l'air précipité
    par l'avant de la voiture
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    avant de retourner au compartiment
    du moteur chaud.
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    Un liquide de refroidissement
    bon et sûr
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    doit avoir une capacité thermique élevée,
    un point de congélation bas et un point
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    d'ébullition élevé. Mais au lieu de
    parcourir le monde en quête du liquide
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    parfait, nous pouvons
    créer notre propre solution.
Title:
Sous le capot : la chimie des voitures - Cynthia Chubbuck
Description:

Voir la leçon complète : http://ed.ted.com/lessons/under-the-hood-the-chemistry-of-cars-cynthia-chubbuck

Il y a plus d'un milliard de voitures dans le monde aujourd'hui, qui amènent les gens d'un point A à un point B. Mais les voitures ne sont pas qu'un moyen de transport, elles constituent également une excellente leçon de chimie. Cynthia Chubbuck aborde la chimie complexe qui a lieu dans les moteurs de nos voitures et qui les empêche d'être trop chauds ou trop froids.

Leçon de Cynthia Chubbuck, animation par FOX Animation Domination High-Def
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:34

French subtitles

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