Au-delà des apparences – La dimension scientifique de la vie quotidienne


pdfarchive.info

Ouvrage: Au-delà des apparences – La dimension scientifique de la vie quotidienne

Auteur: Pépin Raynald

Année: 2001

 

 

Préface

La science à la conquête de notre quotidien

Il y a une grande science : celle qui explore l’Univers, la vie et la conscience, celle
qui nous ramène aux origines de l’espèce humaine, celle qui nous propose de
grands exploits en technologie et de grandes expéditions pour repousser les frontières
de l’ignorance. Et il y a aussi la science de tous les jours, qui passe pratiquement
inaperçue tellement elle est imbriquée dans notre quotidien. Pourtant, le croiriezvous,
elle est tout aussi fascinante. C’est un vulgarisateur hors pair, Raynald Pepin, qui
a fait le pari de nous la faire découvrir.
Les lecteurs de Québec Science connaissent bien ce professeur de physique : depuis
1988, il signe dans ce magazine une chronique mensuelle dans laquelle il décortique
les phénomènes qui traversent la vie ordinaire pour en montrer la vraie nature. C’est
à la même exploration du quotidien qu’il nous convie tout au long de ce livre. Au fil
des chapitres, il prend en exemple la vie d’une famille semblable à tant d’autres pour
extraire de sa vie quotidienne la science et pour nous montrer combien chaque événement
apparemment banal peut être ponctué d’une foule de phénomènes physiques,
chimiques ou biologiques. Soudainement, toutes ces petites choses qui paraissaient si
coutumières – la tache de café sur la nappe, la cuisson des oeufs, l’affichage à cristaux
d’une montre, la consistance de la balle de neige, la buée sur le miroir… – prennent
une autre dimension. Bien sûr, cela n’a rien de comparable avec l’organisation d’une
mission dans l’espace, mais on constate à quel point la science est partout. Mieux : elle
est un fantastique passeport vers une autre vision des choses.
Rares sont ceux qui, comme Raynald Pepin, osent investir avec zèle et plaisir le
monde des évidences et des apparences. Avec son éloquence et son sens de la communication,
il nous invite à voir le monde pour ce qu’il est, non pas pour ce qu’il
paraît être. Ce qui est d’ailleurs le point de départ de n’importe quelle démarche de
réflexion scientifique.
Cela constitue ni plus ni moins un travail d’éducation qui ne sera jamais un luxe
dans notre société. Selon un sondage régulièrement cité, on apprend qu’une personne
sur quatre pense encore que le Soleil tourne autour de la Terre ! Ainsi, ce que l’astronomie
actuelle admet sans difficulté (grâce à Copernic) dépasse encore l’entendement
d’une partie de la population. Bien sûr, il est facile de comprendre comment,

pendant des milliers d’années, Homo sapiens sapiens a pu croire que le Soleil tournait
autour de son monde: tous les matins, il y a un soleil qui surgit à un point de l’horizon,
traverse le ciel et se couche à l’opposé. Il constatait là une évidence et ne pouvait
que croire à ce qu’il voyait : le Soleil tournait autour de la Terre. Mais s’il avait
rencontré Raynald Pepin, il aurait découvert que ce qui est évident n’est pas nécessairement
vrai. Et cela s’applique à une multitudes de choses.
Ainsi, pour comprendre la véritable nature des choses et des phénomènes, il n’y a
que le questionnement, la réflexion, l’expérimentation, bref la Science. Et c’est ce qui
nous ouvre les portes d’un monde fertile, bouillonnant et stimulant pour l’imagination
: celui des connaissances.
Une chose est certaine: vous avez maintenant ce qu’il faut pour aller au-delà des
apparences. Ce bouquin ne cessera pas de vous intriguer jusqu’à la dernière page,
jusqu’à la dernière phrase, voire jusqu’à la toute fin de celle-ci, alors que le seul point
à la fin d’une phrase contient plus de mille milliards d’atomes. C’est dire la dimension
cachée de l’Univers que vous tenez maintenant entre vos mains!
Raymond Lemieux
Rédacteur en chef de Québec Science

 

 

Avant-propos

Ce livre est rempli de futilités. À quoi peut bien nous servir de savoir qu’une inspiration
fait pénétrer 10 000 milliards de milliards de molécules d’azote et d’oxygène
(dont 79% sont inutiles) dans nos poumons, ou que de l’eau salée comme
l’eau de mer bout à 100,6 °C, et non à 100°C? Ça ne sert à peu près à rien. Ce livre
n’est donc pas un ouvrage pratique, sauf si vous voulez apprendre à actionner la chasse
d’eau de vos toilettes (chapitre 2) ou si vous voulez essayer ma recette de pâté chinois
(chapitre 6)… Bref, c’est un livre inutile, culturel. Un ouvrage de culture scientifique.
Bien sûr, c’est moins noble que la peinture ou la poésie mais, que voulez-vous, l’auteur
est nul pour écrire des poèmes.
La beauté de ce livre, c’est celle de la science, donc de la curiosité et du questionnement,
du plaisir d’apprendre et de comprendre. En science, il y a les supernovæ, les
nanotechnologies et la biologie moléculaire, mais il y a aussi notre quotidien, si routinier
qu’on ne s’en extasie plus. Pourtant, ce quotidien est si étrange quand on s’y
attarde.
Pourquoi le plancher de notre maison nous supporte-t-il ? Pourquoi les oeufs que je
fais cuire durcissent-ils ? Même fugitivement, nous nous posons tous et toutes ces questions.
La plupart du temps, faute de pouvoir trouver la réponse, par manque de temps
ou de sources d’information, nous nous en désintéressons vite. Ou encore, à force de
vivre ou de côtoyer certains phénomènes, nous nous habituons et nous finissons par
oublier nos questions.
Cet ouvrage espère contribuer à ranimer la flamme de la curiosité qui persiste en
chacun de nous. On y parle de connaissance et de science dans un contexte familier :
notre quotidien, ce qu’on vit tous les jours. Il me semble que c’est par là, tout autant
qu’avec les interrogations sur l’Univers ou sur l’évolution, qu’on devrait apprivoiser la
science. Celle-ci, en nous faisant comprendre notre environnement, nous permet d’y
vivre plus à l’aise, de l’apprécier et même, dans certains cas, de mieux le maîtriser. Par
exemple, si l’on comprend ce qui se passe dans un oeuf qui cuit, on a des chances de
faire de meilleurs oeufs à la coque !
Le livre que vous tenez entre les mains est, d’une certaine façon, l’aboutissement
d’une chronique publiée depuis une douzaine d’années dans le magazine Québec
Science. Il reprend des informations déjà publiées et en ajoute de nouvelles, tout en
concentrant «l’action », car il raconte la journée d’une famille ordinaire. Cette
concentration permet de faire des liens entre plusieurs situations et phénomènes à

première vue disparates, par exemple les oeufs à la coque et… les couches pour bébés.
L’analyse de la vie quotidienne permet aussi de faire appel à diverses disciplines, chimie,
biologie et physique, en mettant l’accent sur la dernière, puisque c’est la spécialité
de l’auteur.
Le texte est entrecoupé de petites expériences, simples et souvent amusantes, qui
permettent d’aborder ou de mieux comprendre un sujet; n’hésitez pas à les essayer, ne
serait-ce que pour vous délasser! Vous trouverez aussi, à la fin de l’ouvrage, diverses références
qui vous permettront d’en apprendre davantage sur certains des sujets abordés.

 

Remerciements
Ce livre n’aurait jamais vu le jour sans la collaboration de nombreuses personnes
et de nombreux organismes. Je remercie en particulier le ministère de la Culture
et des Communications du Québec, qui en a subventionné la rédaction et la
publication par le biais du programme Étalez votre science. Mes remerciements vont
aussi au magazine Québec Science et à ses rédacteurs en chef successifs, Isabelle
Montpetit, Étienne Denis et Raymond Lemieux, pour leur appui, ainsi qu’aux lecteurs
et lectrices qui m’ont écrit, suggéré des sujets ou soumis des questions.
J’aimerais aussi exprimer ma gratitude aux centaines de personnes (impossible de
les nommer toutes ici !) qui, dans le cadre de mon travail de journaliste à Québec
Science, ont accepté gentiment de répondre à mes questions, de chercher pour moi
une information et de me consacrer cinq minutes ou une heure selon les cas. Sans leur
apport, ce livre aurait été beaucoup moins intéressant.
Plusieurs personnes ont relu une partie ou la totalité du manuscrit avant publication.
André-Marie Tremblay, Robert St-Amour et Michel Groulx en ont vérifié le
contenu quant à la véracité scientifique en physique, en chimie et en biologie. Martin
Paquet, Sarah Perreault et Noémie Séguin-Tremblay m’ont fait de judicieux commentaires
sur le texte dans son ensemble et ont débusqué de nombreux passages peu
clairs ou superflus. Ma compagne, Marie-Hélène Legault, a eu le courage de relire tout
le texte, après s’être tapé toutes mes chroniques pendant plus de 12 ans (!), et a elle
aussi fortement contribué à l’améliorer. À toutes et tous, un grand merci !
Enfin, je voudrais exprimer ma reconnaissance à Jean-Marc Gagnon et Lise Morin,
des Éditions MultiMondes, pour leur excellent travail et pour leur appui et leurs encouragements.
En tant que responsables de Québec Science, à l’époque, ce sont eux qui ont
généreusement accueilli dans leurs pages le jeune et inexpérimenté journaliste que
j’étais alors. Des années plus tard, c’est encore eux qui me publient!
Je me suis efforcé d’écrire un livre correct sur le plan scientifique et je n’y ai évidemment
mis aucune erreur délibérée. Mais j’ai assez d’expérience pour savoir que
rien n’est jamais parfait. Si vous trouvez une erreur ou une imprécision dans le texte,
j’apprécierais que vous me la signaliez par courriel à http://www.multim.com.
Bonne lecture !
Raynald Pepin

 

CHAPITRE 1

Dès potron-minet
La lumière blafarde de l’aube éclaire la chambre. Éveillé à moitié par un bruit non
identifié, Antoine entrouvre les yeux et s’assoit dans son lit. Il lui semble voir
bouger quelqu’un de l’autre côté de la fenêtre embuée. Comment est-ce possible ?
Sa chambre est à l’étage et il n’y a pas de balcon à l’extérieur. Pourtant, le mouvement
se répète. Saisi, le garçon se lève d’un bond pour aller prévenir ses parents.
Qu’est-ce qui se passe ? Le plancher cède sous son poids. Ou plutôt, il passe à travers
comme si c’était un nuage. À l’aide ! Il essaie de se retenir avec les bras. En vain :
sa chute s’accélère. Il traverse le salon et plie ses jambes pour amortir le choc sur le
plancher du rez-de-chaussée, sur lequel il arrive à 25 km/h.
Le plancher du salon ne résiste pas plus. Antoine entrevoit à peine la salle de jeu
au sous-sol, puis s’enfonce dans la dalle de béton, le gravier, la terre, la roche. Granit
ou calcaire ? Pas le temps de faire de la géologie, ironise-t-il, alors que la gravité accélère
toujours sa chute. Il est déjà à plusieurs kilomètres sous terre et la température
dépasse les 50 °C. Je vais rôtir, s’effraie-t-il. Il ouvre la bouche pour crier, mais son
appel s’étrangle dans sa gorge.
Il s’agite furieusement et… se réveille. Ouf ! il est encore dans son lit. Foutu cauchemar!
Avant de se lever, il tâte précautionneusement le plancher du pied. Ça
semble tenir. Il se lève. Voilà le résultat des cours de science de ma mère, se dit-il : on
dort mal.
Atomes et molécules
La veille, Antoine avait commencé une recherche scolaire sur le bois. Il avait demandé
à sa mère, professeur de sciences au secondaire, de quoi le bois était fait. Sophie lui
avait parlé de la composition de la matière. Tous les objets qui nous entourent seraient
constitués d’ATOMES1 si petits que nous ne pouvons pas les voir. Le seul point à la fin
d’une phrase contiendrait plus de mille milliards d’atomes. Étrange !


1. Les mots indiqués en petites capitales sont définis dans le glossaire à la fin du livre.


Sa mère avait ajouté qu’un atome, c’était surtout du vide. Au centre de l’atome,
il y a un «NOYAU», minuscule et très dense, autour duquel gravitent des ÉLECTRONS.
Un atome complet fait un peu plus d’un dix-millionième de millimètre (ou
0,0000000001 mètre); il est donc un million de fois moins large qu’un cheveu. Le
noyau est cent mille fois plus petit que l’atome et les électrons sont si petits qu’on ne
connaît même pas leur grosseur. Ainsi, 99,999 999 999 999 9% de l’atome est vide !
L’existence des atomes, avait dit sa mère, permet d’expliquer une foule de phénomènes
qui se passent autour de nous, comme le fait qu’une ampoule brille, que le pain
rôtit dans le grille-pain ou que le savon nettoie. Mais elle ne lui avait pas expliqué
comment le plancher ou le sol pouvaient nous supporter si les atomes n’étaient pas
pleins et collés ensemble. C’était assez pour chicoter l’inconscient d’Antoine.
Si le plancher ne cède pas, c’est que ses atomes se « tiennent » grâce à deux effets.
D’abord, une force appelée la FORCE ÉLECTRIQUE attire les atomes les uns vers les
autres. Ensuite, les propriétés et le mouvement incessant des électrons empêchent les
atomes de s’enfoncer les uns dans les autres, comme s’ils étaient durs.
Antoine se dirige vers la salle de bain. À chaque pas, des atomes du plancher et
de ses pieds sont déplacés, puis reprennent leur position normale sous l’effet combiné
des forces électriques et du mouvement des électrons.

Lever et gravité
Dans la chambre voisine, Pierre et Sophie, les parents d’Antoine, dorment encore,
béatement au chaud sous l’édredon. Hélas, le radioréveil commence à sonner. Rachel,
la petite dernière, a encore tripoté les boutons au hasard hier. Sans le savoir, elle a mis
le volume au maximum et synthonisé la station hard rock. La main de Pierre jaillit des
draps et, selon un geste maintenant bien au point parce que répété cinq jours sur sept,
s’abat sur l’appareil. Ouf ! le silence revient.
Pierre soupire et se lève péniblement. Passer de l’agréable position horizontale à la
périlleuse station debout constitue tout un changement pour son corps d’âge mûr.
Debout, les effets de la gravité, la force d’attraction exercée par la Terre, se font
davantage sentir. À un degré moindre, ça ressemble à ce que vivent les astronautes qui
reviennent sur Terre après un séjour en apesanteur. Au cours de la nuit, les disques
intervertébraux gonflent, les courbes de la colonne vertébrale se redressent un peu et
le corps s’allonge. Une personne couchée peut gagner jusqu’à deux centimètres, comparativement
à près de quatre centimètres pour un astronaute qui passe plusieurs jours
en apesanteur. En se levant, Pierre commence déjà à se ratatiner. Dans une heure ou
deux, il aura repris sa taille habituelle.

Un autre grand changement se produit lors du lever : le sang migre. Quand Pierre
est couché, le sang se distribue de façon plus uniforme dans son corps. Dès qu’il se
lève, une quantité de sang allant d’un demi-litre à un litre passe dans ses jambes, qui
enflent. La nuit, il y a moins de sang dans les jambes et davantage dans le thorax.
Pierre pourrait se dire que la gravité complique la vie. C’est parfois vrai, surtout
quand il tombe ou que Rachel échappe son verre de lait. Mais la gravité présente aussi
beaucoup d’avantages. Grâce à la gravité, le lait de Rachel coule de son verre à sa
bouche et son urine descend quand elle va aux toilettes. Sans gravité, Pierre ne pourrait
pas se déplacer facilement (il ne serait pas en contact avec le sol), skier (il ne descendrait
pas) ou jouer au soccer (le ballon partirait dans l’espace). Sans gravité, la
Terre ne retiendrait pas son atmosphère et Pierre ne pourrait pas respirer.

La respiration
Justement, Pierre prend une grande respiration avant de commencer à s’habiller. En
quelques secondes, 10 000 milliards de milliards de molécules d’oxygène et d’azote
pénètrent dans ses poumons. Les MOLÉCULES sont des assemblages d’atomes retenus
ensemble par la force électrique. Par exemple, une molécule d’oxygène (O2) comprend
deux atomes d’oxygène2, une molécule d’azote (N2) est faite de deux atomes
d’azote. Une molécule d’eau (H2O) est constituée de deux atomes d’hydrogène (H)
liés à un atome d’oxygène (O). Une molécule de cellulose du plancher en bois
contient des milliers d’atomes d’hydrogène, d’oxygène et de carbone (C).
Dans les poumons de Pierre, l’air se rend jusqu’au fond de petits sacs appelés
alvéoles, où il se dissout dans le liquide présent à la surface. L’oxygène et l’azote dissous
franchissent ensuite la mince paroi des alvéoles pour atteindre les capillaires où
circule le sang.
L’azote se dissout mal dans le sang. En revanche, l’oxygène se lie très bien aux
molécules d’hémoglobine, qui sont quelques centaines de millions dans chacun des
globules rouges de Pierre. Heureusement, car l’oxygène est indispensable à l’organisme.
Toutes les cellules du corps utilisent de l’oxygène dans des réactions chimiques
servant à stocker de l’ÉNERGIE. Cette énergie est par la suite consommée dans diverses
activités cellulaires, comme le transport d’atomes à travers les membranes cellulaires,
la synthèse de nouvelles molécules ou la contraction musculaire à laquelle Pierre doit
avoir recours pour enfiler ses chaussettes. 3
Dès potron-minet


2. «O2 » est la formule chimique de la molécule d’oxygène. «O» est le symbole de l’atome d’oxygène
et «2» en indice signifie qu’il y a deux atomes d’oxygène dans la molécule.


 

Électricité et ampoules à incandescence
Maintenant habillé, Pierre se rend à la chambre de Julie et de Rachel pour les
réveiller, une des tâches difficiles de la journée. Comme le store est baissé, il fait
sombre et Pierre actionne l’interrupteur mural qui contrôle la prise de courant dans
laquelle est branchée la lampe placée sur la table de chevet.
La lumière envahit la chambre : magie ! Du moins, c’est ce qu’auraient pensé nos
lointains ancêtres s’ils avaient assisté à la scène, car ce n’est qu’en 1799 qu’Alessandro
Volta, un Italien, a inventé la pile électrique ; auparavant, les sources de COURANT
ÉLECTRIQUE ne fournissaient du courant que très brièvement. Puis, durant tout le
19e siècle, des dizaines de chercheurs se sont escrimés à mettre au point une ampoule
à INCANDESCENCE dans laquelle un mince filament, chauffé par le courant qui passe,
devient lumineux.

Bien qu’on lui en donne souvent le crédit, ce n’est pas le célèbre Edison qui a
inventé l’ampoule électrique. Dès les années 1840, des inventeurs anglais et américains
avaient breveté des ampoules à incandescence, mais le filament finissait
par fondre, s’il était en platine ou fait d’autres métaux, ou par s’enflammer s’il était en
carbone. C’est Edison qui a réussi à rendre l’ampoule électrique fonctionnelle. Vers la
fin de 1880, son laboratoire avait mis au point une ampoule avec filament
en carbone qui éclairait pendant plus de 250 heures, surtout grâce au vide fait dans
l’ampoule, ce qui empêchait le filament de brûler. Edison a aussi conçu le système
nécessaire au fonctionnement de ses ampoules: génératrices d’électricité, réseaux
électriques, interrupteurs et même… compteurs d’électricité !
Aujourd’hui, Pierre ne se préoccupe pas de tout ça quand il actionne l’interrupteur;
l’important est que ça marche! Pourtant, ici aussi, il s’en passe des choses. Ainsi, l’interrupteur
sert de valve pour le courant électrique. À l’intérieur, une languette métallique
fixée à l’une des deux bornes est alignée vers l’autre borne. Quand l’interrupteur est fermé
(off), l’extrémité interne du bouton repousse cette languette et l’empêche de toucher à la
seconde borne: le courant ne peut pas circuler, car il n’y a pas continuité dans le circuit
électrique. En déplaçant le bouton, on libère la languette, qui se plaque sur la seconde
borne: le courant peut passer et alimenter la lampe.
Dans un matériau isolant, comme le plastique ou le caoutchouc, chacun des électrons
reste lié à un noyau d’atome et ne peut pas se déplacer à grande distance. Dans
un fil de cuivre, comme dans tous les métaux, la plupart des électrons restent aussi
liés à un noyau, mais certains sont « libres » et peuvent se déplacer. Ce sont eux qui
donnent naissance au courant électrique, un courant d’électrons.
Dès qu’un courant électrique passe dans le filament de l’ampoule, le mouvement
des électrons libres les fait entrer en collision avec les atomes du filament, ce qui
transfère de l’énergie aux atomes, qui se mettent à vibrer davantage. En effet, aucun
atome ou molécule n’est immobile, même dans un solide. Les molécules d’un gaz
comme l’air se déplacent en tous sens à environ 500 mètres par seconde. Dans un
solide, les atomes vibrent autour d’une position moyenne et les molécules tournent,
s’étirent et se tortillent. Sur le plan microscopique, la matière ressemble à une cour
d’école ou à une garderie : tout bouge tout le temps dans tous les sens.
La vibration accrue des atomes dans le filament correspond à une hausse de température
et le fil s’échauffe. Cet échauffement, provoqué par le passage du courant, est
appelé EFFET JOULE, du nom du physicien anglais qui a proposé au 19e siècle la loi de

Du soccer dans le fil !
Il n’y a courant électrique que dans certaines conditions. Généralement, les électrons
libres d’un métal se déplacent en tous sens mais restent en moyenne au même
endroit, comme des joueurs de soccer qui courent des kilomètres durant une partie
tout en restant sur le même terrain. Les électrons battent les footballeurs à plate
couture, car ils se déplacent à plus d’un million de kilomètres à l’heure. Comme les
électrons restent en moyenne au même endroit, il n’y a pas de courant électrique.
Quand l’interrupteur est en position de marche, les électrons du fil sont soumis à ce
que la physique appelle un CHAMP ÉLECTRIQUE3. Généré à la centrale électrique, ce
champ est présent dans tout le circuit de distribution de l’électricité. Il modifie l’environnement,
car il influe sur toutes les particules ayant une CHARGE, comme les
électrons du fil, qui subissent une force électrique proportionnelle à leur charge.
Cette force électrique est la même que celle qui assure la cohésion des atomes, des
molécules et de la matière.
Sous l’influence du champ électrique, les électrons libres du fil bougent à une vitesse
résultante de moins d’un centimètre par seconde. Cette lente dérive4 se superpose à
leur mouvement échevelé.
Comment se fait-il que l’ampoule s’allume presque aussitôt, bien que la lampe soit
située à plusieurs mètres de l’interrupteur ? C’est qu’il n’est pas nécessaire que les
électrons présents près de l’interrupteur atteignent la lampe pour que celle-ci s’allume.
Il suffit que les électrons présents dans le filament bougent eux-mêmes, ce qui
est presque instantané car l’établissement du champ électrique dans le fil se propage,
lui, presque à la vitesse de la lumière. C’est comme quand on presse le piston d’une
seringue : bien que le liquide en contact avec le piston bouge lentement, le liquide
sort tout de suite à l’extrémité de l’aiguille.


3. Il existe toujours dans la matière des champs électriques locaux non nuls. Quand l’interrupteur est en position de marche, un champ électrique s’établit dans un fil à grande échelle.
4. En réalité, le courant dans les circuits domestiques est un courant alternatif : le champ électrique s’inverse 120 fois par seconde (en Amérique du Nord ; 100 fois par seconde en Europe) et le sens du courant aussi. Quand la source d’électricité est une pile, le courant, dit continu, va toujours dans le même sens. Pourquoi utiliser un courant alternatif ? Parce qu’il est plus facile à produire, au moyen d’alternateurs, et qu’on peut modifier facilement la tension électrique (en volts) au moyen d’appareils appelés transformateurs, qui fonctionnent plus simplement en courant alternatif. Que le courant soit alternatif ou continu ne change rien au fait que le filament de l’ampoule est chauffé par le courant.


la conservation de l’énergie. Le filament s’échauffant, les atomes deviennent « EXCITÉS
», c’est-à-dire qu’ils ont plus d’énergie qu’à l’ordinaire. Ils retournent à leur état
habituel en émettant cette énergie excédentaire sous forme de rayonnement5.
Depuis 1906, les filaments d’ampoule sont en tungstène, un métal plus résistant
que le carbone d’Edison. De tous les métaux, le tungstène est celui qui a la plus haute
température de fusion (3400°C) et qui s’évapore le plus lentement. La longueur et le
diamètre (typiquement 0,04 millimètre) du filament font que le courant ordinaire le
porte à incandescence. Le filament d’une ampoule ordinaire (100 watts) est chauffé à
environ 2500°C. À part la soudure à l’arc, il n’y a rien de plus chaud dans notre environnement.
Si Pierre branchait cette ampoule ordinaire à une pile de 1,5 volt, le filament
s’échaufferait, mais très légèrement, pas assez pour émettre de la lumière.
À 2500°C, le filament rayonne, sous forme de LUMIÈRE VISIBLE, moins de 10% de
l’énergie consommée par la lampe. Une ampoule d’une PUISSANCE de 100 watts émet
donc moins de 10 watts de lumière. Le reste de l’énergie est émis sous forme de rayons
invisibles, les INFRAROUGES. Les infrarouges sont un rayonnement de même nature
physique que la lumière visible mais un peu moins énergétique. Ces rayons infrarouges
chauffent la pièce où se trouve la lampe ainsi que l’ampoule elle-même ; c’est pourquoi
on se brûle si on touche à une ampoule allumée.

Couches pour bébés et gels
Après que Pierre a allumé la lumière, un premier obstacle à la sérénité de cette journée
surgit. Julie n’a pas envie d’aller à l’école et ne veut pas sortir du lit. Rachel, en
revanche, après avoir bougonné quelques secondes, se lève et court aux toilettes pour
ne pas ajouter un pipi à ceux qui sont déjà dans sa couche. À la fin de la nuit, celleci
pèse plus de 300 grammes : Rachel a uriné au moins 250 millilitres6.
À deux ans et demi, Rachel est propre le jour mais elle a encore besoin d’une
couche la nuit. Ses parents lui mettent une couche jetable car ce type de couche
absorbe plus d’urine et garde davantage l’enfant au sec qu’une couche en coton, ce qui
réduit les réveils intempestifs.
Autrefois, les mères ne disposaient que de couches en coton (à l’époque, les pères ne
s’occupaient guère de ces «frivolités»). Les fibres de coton sont constituées de CELLULOSE.


5. Vous vous demandez pourquoi le fil de cuivre amenant le courant au filament s’échauffe moins et n’émet pas de lumière, lui ? C’est que le courant est proportionnel au nombre d’électrons libres et à leur vitesse. Le fil de cuivre est plus large que le filament et contient davantage d’électrons. Ceuxci se déplacent donc moins vite, subissent moins de collisions et transfèrent moins d’énergie aux atomes du fil.
6. La densité de l’urine est très proche de celle de l’eau, soit un gramme par millilitre.


Cette longue molécule naturelle est formée par l’association de nombreuses molécules
de GLUCOSE, un type de SUCRE. Les premières couches jetables sont apparues dans les
années 1950. Le matériel absorbant était constitué de fibres cellulosiques provenant
du bois plutôt que du coton. À peu de choses près, c’était du papier journal. Les fibres
de cellulose étant peu absorbantes, il en fallait une grande quantité, ce qui rendait les
premières couches jetables volumineuses et inconfortables.
Ce n’est qu’à partir des années 1980 que la majorité des parents ont commencé à
utiliser des couches jetables qui, entre-temps, avaient bénéficié de nombreuses améliorations.
Aujourd’hui, ces couches sont un fleuron de notre civilisation technologique…
et une plaie de nos dépotoirs, alors qu’elles comptent pour 2 % des déchets de
l’Amérique du Nord.
De l’intérieur vers l’extérieur, les couches jetables comprennent un tissu poreux et
hydrophobe (pour diminuer le contact de la peau avec l’humidité), une bourre absorbante,
puis une pellicule de plastique qui protège les vêtements. La bourre comprend des
fibres qui stabilisent un matériau synthétique superabsorbant. Ces matériaux présentent
l’avantage de retenir beaucoup de liquide, plus de 10 fois leur poids. De plus, ils se transforment
en gel quand l’urine y pénètre, ce qui diminue les risques de fuite ou de reflux.
Un GEL, en chimie, c’est un réseau tridimensionnel de longues molécules qui retient
un liquide. Ces macromolécules sont enchevêtrées et liées par des forces électriques. Les
gelées de canneberges, les poudings au tapioca, les poudings instantanés, certaines garnitures
à tarte commerciales, les gelées aromatisées (du type Jell-O) sont des gels dont
les macromolécules sont des pectines, de l’amidon ou de la gélatine. Quand on fait cuire
un poulet et qu’on laisse refroidir le liquide restant à la fin de la cuisson, on obtient une
gelée jaunâtre sous une couche de gras. Cette gelée contient de l’eau, des produits
solubles dans l’eau et de longues molécules de gélatine libérées par la cuisson.
La conception des couches n’est pas aussi simple qu’on pourrait le penser. Par
exemple, la formation d’un gel pourrait bloquer l’entrée subséquente d’urine (comme
si l’on versait de l’eau sur du Jell-O). Pour éviter cet inconvénient, les fabricants
jouent sur les dimensions des particules du matériau superabsorbant ainsi que sur le
nombre et la nature des fibres. Une proportion plus élevée de fibres, par exemple,
contribue à écarter les particules du matériau absorbant et à laisser des passages pour
l’urine. Bien choisies, les fibres peuvent conduire l’urine, par capillarité, dans des parties
de la couche éloignées du « site d’entrée ». La capillarité, nommée par analogie
avec l’élévation de l’eau dans des tubes de verre très fins appelés capillaires, est le
même phénomène qui fait que la cire fondue monte dans la mèche d’une bougie ou
que le café monte dans un cube de sucre dont seule la base trempe dans le liquide. Elle
résulte de l’affinité, de l’attraction, entre les molécules du liquide (eau ou cire) et
celles de l’autre matériau (verre, coton de la mèche ou sucre).

Tissus et frottement

suite… PDF