Participation à la finale académique du concours CGénial Collège

Écrit par E.THIBAULT le . Publié dans Rencontres et conférences

12 élèves soit trois projets ont été invités  à la finale académique du concours CGénial qui se tenait au centre du CNRS situé  à Orléans - La Source le mercredi 9 avril 2014. A l'origine, deux projets avaient été invités car ayant reçu une subvention de la fondation CGénial, "Comment optimiser la température intérieure d'un four solaire modèle BISS?"  et "Comment adapter le four solaire à la distillation d'huiles essentielles ?". Suite à des désistements, deux autres projets repérés lors des oraux de TPE ont été invités, "Comment lutter contre la lumière bleue ?" et "Comment la cataracte change-t-elle notre vision du monde ?".

Il n'y avait là aucun enjeu, juste une mise en valeur de leur travail réalisé dans le cadre de Travaux Personnels Encadrés de 1ère S, d'autant plus que cette année aucun projet du lycée ne participera à la finale nationale du concours.

Pour rappel, les projets sélectionnés en finale nationale les années précédentes :

- 2007-2008 : "Comment expliquer le vol d'un ballon solaire ?" (vidéo) par Axel Talon et Etienne Lalique

- 2010-2011 : "Coment un robot peut-il résoudre le Rubik's Cube ?" par Florentin Delaine, Jason Loyau et Joseph Gennetay

- 2011-2012 : "Comment écourter le vol d'un ballon solaire en toute sécurité ?" (vidéo) par Alix Cayla, Clément Foullon et Julian Guinard

- 2012-2013 : "Comment éradiquer la mérule avec des micro-ondes ?" par Agathe Cazade et Lucien Brissard

Le matin, les élèves ont présenté leurs projets sur 12 à 15 min à des chercheurs de tous horizons et ont pu échanger avec eux à la suite sur leur démarche et éventuellement leurs perspectives. L'après-midi, ils ont pu assiter  à deux visites de laboratoires du CNRS avec conférence à la clé selon le thème de leur projet: "La sonde Rosetta" pour deux groupes et "L'exobiologie" pour deux autres.

Comment tout est mis en œuvre dans le four solaire BISS pour atteindre une température optimale ?

Auteurs : Léopold Réchou, Maxime Tanghe & Léo Touchard (624)

A l'heure où les économies d'énergie mais aussi les problèmes liés à l'écologie sont importants, l'utilisation du four solaire semble un bon compromis dans les pays ensoleillés et en voie de développement. Nous n'avons pas décidé de construire notre propre four solaire car les réflexions autour de ce dispositif ne manquent pas, mais nous avons décidé de nous pencher sur les caractéristiques particulières du modèle BISS développé par Bolivia Inti association avec laquelle le lycée a travaillé dans le cadre de l'échange franco-marocain.

Ainsi à travers notre TPE, nous avons décidé de répondre à la problématique suivante : comment optimiser la température atteinte à l'intérieur du four ou comment optimiser la cuisson d'un aliment à l'intérieur du four ?

Dans un premier temps, nous avons vu comment optimiser l'énergie solaire récupérée pour réchauffer l'intérieur du four. Puis dans un second temps, nous avons vu quels sont les moyens mis en œuvre pour limiter les pertes vers l'extérieur, sachant que les pertes de chaleur peuvent se faire par convection, conduction et rayonnement. Ainsi, nous pouvons affirmer que le four solaire BISS n'a pas été conçu à la va-vite mais bien pour atteindre une température optimale à l'intérieur du four. En effet, nous avons pu voir à travers nos différentes expériences que les matériaux et la géométrie des différentes composantes du four ont leur importance à la fois dans la capture d’un maximum d’énergie solaire mais aussi dans sa conservation en son sein. Bien sûr, ce ne sont pas les seuls facteurs qui permettent d'atteindre ces objectifs, nous avons également noté qu'il fallait prendre en compte les éléments qui entourent le four solaire. En effet,  la hauteur du soleil dans le ciel tient son importance ; elle varie selon les saisons, le jour et encore l'heure d'utilisation.

Par faute de temps, nous n’avons pu nous pencher suffisamment sur l’optimisation de ce four. En effet, à plusieurs reprises, nous avions pensé à différentes modifications pour rendre le four plus pratique ou qui permettraient d’atteindre des températures encore plus élevées pour un même ensoleillement. Bien évidemment, nous avons pensé à l’associer à un dispositif qui suivrait le Soleil pour éviter d’avoir  à l’orienter en permanence aussi bien  à l’horizontale qu’à la verticale pour avoir une cuisson totalement indépendante. Nous avions également imaginé, suite à la fête de la science qui a eu lieu au Lycée à laquelle nous avions rencontré M. Encrenaz, à une lentille de Fresnel que nous aurions pu placer au-dessus du four pour concentrer les rayons solaires vers le récipient de cuisson et ainsi limiter les réflexions multiples des rayons à l’intérieur engendrant nécessairement des pertes. C'est donc avec une grande curiosité que nous espérons avoir l’occasion de poursuivre dans cette voie sur le reste de l’année tout en ne perdant pas de vue, qu’en effet ce four  a été avant tout pensé pour avoir un coût minimum et apporter une aide aux pays en voie de développement qui disposent d’un bon ensoleillement.

 

Est-il possible d'obtenir des huiles essentielles par distillation à partir du four solaire et si oui, comment ?

Auteurs : Justine Morel, Chloé Fabre & Théo Ballu (624)

Au Maroc, la cuisson au bois est encore très utilisée, ce qui entraîne une déforestation importante et ses conséquences, comme par exemple des glissements de terrain car les racines des arbres aident le sol à se maintenir. Rappelons également que la photosynthèse notamment due aux arbres permet de former du dioxygène qui nous est vital.

Dans ces conditions, il faut trouver un moyen alternatif de cuisiner. Le Maroc bénéficiant d'un ensoleillement plus que convenable, il paraît naturel d'opter pour un moyen de cuisson solaire. C'est dans le but d'apporter des fours solaires et le savoir nécessaire à leur réalisation qu'est parti au Maroc un groupe de terminales en 2012.

Aujourd'hui, un autre problème est posé. En effet de nombreux agriculteurs cultivent des plantes pour leurs huiles essentielles, cependant faute de moyens, ils ne peuvent acheter le matériel nécessaire à la distillation pour produire les huiles et doivent passer par des entreprises qui distillent à leur place, ce qui réduit leurs maigres marges. Nous avons donc cherché une façon de distiller qui nécessite peu de ressources. Or pour distiller, il faut faire bouillir de l'eau, et utiliser du bois pour la chauffer serait une très mauvaise idée pour l'environnement. Nous nous sommes donc tournés vers le four solaire. Cependant le soleil n'étant pas au rendez-vous cet hiver, toutes les mesures nécessitant les fours solaires ont été prises à Marrakech. Nous sommes partis avec un autre groupe qui étudie uniquement le fonctionnement du four solaire avec qui nous avons dû partager trois fours.

Notre montage représenté ci-contre, n'a plus grand chose à voir avec celui du laboratoire, et il a fallu accomplir un travail de recherche des matériaux et de compréhension de la plante elle-même.

Même si nous n'avons pas eu cette fois-ci d'huile essentielle de lavande à cause de la mauvaise qualité de la plante utilisée, obtenir de l'eau de rose prouve qu'obtenir de l'huile essentielle de lavande à partir du four solaire est tout à fait possible puisque le principe est strictement le même.

Il ne nous reste plus qu'à attendre un jour d'été ensoleillé à Tours avec de la lavande fraîche.

 

Pourquoi et comment la cataracte peut-elle changer notre vision des choses?

Auteurs : Laure Arrieudarre, Florine Coudray & Laloi Alyssa (624)

Hypothèse : Nous supposons qu’il y a une modification dans la structure interne de l’œil lors de la cataracte. Il nous faut donc connaître cette structure interne et chercher quel est l’élément qui est modifié et si celui-ci diffère. De plus, nous voudrions savoir qui est touché par cette maladie, puisque nous supposons qu’elle ne touche pas seulement les personnes âgées.

Nous connaissons tous en quelque sorte la cataracte puisque des personnes dans notre entourage sont touchées par cette maladie mais celle-ci reste tout de même un grand mystère puisque les remèdes pour l’éviter nous sont encore inconnus.

La cataracte est due à une opacification du cristallin, elle-même due à  la concentration élevée de cristallines, à l’absence d’organites des  fibres cristalliniennes ainsi qu’à la forme de ces cellules. Cette maladie peut intervenir à différent moments de sa vie et dépend de facteurs génétiques et environnementaux. Elle est la principale cause de cécité dans le monde et peut s’avérer  très gênante pour l’homme puisque la vision est devenue presque indispensable. La grande majorité des cataractes est due à la vieillesse puisque le cristallin s’opacifie avec le temps. Il existe différents types de cataractes et différentes localisations. La cataracte influence la fonctionnalité du cristallin et les effets sur ce dernier.

 

Le seul traitement de la cataracte est chirurgical inventé au début du XVIème siècle par le chirurgien provençal Pierre Franco. L'opération consiste aujourd'hui à enlever le cristallin opaque et à le remplacer par un cristallin artificiel qui prend place dans la capsule du cristallin laissée en place...

 Comment se protéger de la lumière bleue ?

Auteurs : Max Aubry, Hugo Julien & Nicolas Pinson (624)

 

Avec le progrès, notre quotidien est envahi par de nouvelles sources lumineuses, que ce soit au niveau de l’éclairage, des écrans d'ordinateurs, des consoles de jeux ou des smartphones. En effet, cette évolution permet de réaliser des économies d'énergie significatives. Cependant elle n'est pas sans danger car il y a des contreparties comme la toxicité de la lumière bleue qui provoquerait des problèmes de santé. Nous en avons beaucoup entendu parler ces derniers temps, comme dans un article paru le 9 octobre 2013 dans Le Point. Des chercheurs parisiens viennent d'identifier une fourchette de quelques longueurs d'ondes au sein de la couleur bleue qui sont particulièrement nocives : Dans le domaine visible, elles se situeraient entre 430-495nm. Ainsi si  la lumière et le soleil sont bons pour notre équilibre moral et physique, pour autant, nous devons tous être vigilants face à la nocivité de certains rayons comme la lumière bleue. En effet une exposition intense à ces rayons peut provoquer par exemple, un dérèglement du rythme circadien et donc des troubles de la santé, ou encore une aggravation de la DMLA.

Spectre d'une DEL avec et sans lunette "jaune"

 

Les lampes présentes sur le marché produisent de la lumière bleue dans des proportions extrêmement variables : seulement 5% pour les lampes incandescentes, 26% pour les lampes fluorescentes et 35% pour les LED blanches. Ce sont donc ces dernières qui produisent le plus de lumière bleue et qui sont le plus utilisées désormais. En effet plus de 90% de toutes les sources lumineuses mondiales reposeront sur les LED d'ici 2020. En effet les progrès techniques permettent d'envisager l'utilisation des LED comme source lumineuse. Cependant, on constate que le maximum d’émission se trouve autour de 470 nm, soit exactement dans le domaine de longueur d'onde défini comme nocif comme le montre le spectre ci-dessous.

Pour s'en prémunir, il faut veiller à ne pas subir un éclairage direct pendant trop longtemps. Il est également possible de se protéger avec des filtres tels que les verres jaunes, qui sont de plus en plus performants.

On est obligé de constater que l'on cherche des moyens correctifs sans remettre en cause l'origine du problème. Notre société privilégie souvent la performance technique et économique au détriment de la santé. On se soucie des effets secondaires bien après la diffusion au grand public. Notre première priorité ne devrait-elle pas être le bien-être de chacun ?

La lumière bleue ou

Comment se protéger de la lumière bleue ?
Pièce(s) jointe(s):
Télécharger ce fichier (Actes CGenial14.pdf)Actes CGenial14.pdf[Actes des rencontres académiques du concours CGénial]1865 Kb