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Introduction • La pollution a un impact sur l’écosystème et sur la santé
humaine: • Journal hebdomadaire épidémiologique l’INVES
• La pollution a un impact sur l’écosystème et sur la santé humaine:
• Journal hebdomadaire épidémiologique l’INVES • Sujet crucial pour notre génération
Introduction
• La pollution a un impact sur l’écosystème et sur la santé humaine:
• Journal hebdomadaire épidémiologique l’INVES • Sujet crucial pour notre génération
• Différentes méthodes pour réduire la pollution dans l’air
Introduction
• La pollution a un impact sur l’écosystème et sur la santé humaine:
• Journal hebdomadaire épidémiologique l’INVES • Sujet crucial pour notre génération
• Différentes méthodes pour réduire la pollution dans l’air
• Développement des techniques scientifiques
Introduction
- Réaction chimique de la combustion :
1ère partie : les flammes et les particules de suie
comburant combustible feu eau
O2 CH4 énergie d'activation
+ + = + +
polluants
Flamme de diffusion Flamme de prémélange
→ comburant et combustible prémélangés → comburant et combustible séparés
- 2 types de flammes :
- Décomposition d'une flamme de diffusion :
→ 1500°C → combustion incomplète production de particules de suie production de lumière
Zone de réaction → zone la plus chaude → 2200°C → combustion complète → pas de particules de suie (trop chaud)
- Les suies : Produites par la partie jaune de la flamme à cause d'un excès de combustible
Suies
Polluantes et dangereuses : - formées de chaînes de carbone toxiques - de très petite taille, facilement inhalable par les voies respiratoires - présentes en très grande quantité
2nde partie : Idées pour réduire le nombre de particules de suie au cours
de la combustion
→ Travailler en excès d'air → Champ électrique
Problème de cette technique :
Normes : d : 140mm Longueur de flamme : 45mm Pour : Qair: 0 Q CH4 : 4,3 cm³/s
Arcs électriques
Conclusion
(+ ou -) de Luminosité
Supposition : La quantité de suie est proportionnelle à la luminosité
Quantité, taille, température des particules de suie
Dépend de
Méthode d'extinction laser (mesure)
On mesure la quantité de suie avec un laser
Il « traverse la lumière »
Détection et traitement par ordinateur grâce à un programme
ICARE (CNRS Orléans )
Institut de Combustion Aérothermique Réactivité et Environnement
Aurélien BAUDIER
Eliot DUPRE Nicolas LAMOUREUX
Corentin GALINIER
Sandra COUMAR
Étude des mécanismes physiques induits par actionneur plasma appliqué au contrôle d’écoulements supersoniques raréfiés.
Rentrées atmosphériques
Pourquoi ça brûle
Étudiant en retard
Vitesse normale
Pardon !
Pourquoi l’objet brûle-t-il lors d’une rentrée atmosphérique ?
Étude des mécanismes physiques induits par actionneur plasma appliqué au contrôle d’écoulements supersoniques raréfiés.
100 000 000 € !
Étude des mécanismes physiques induits par actionneur plasma appliqué au contrôle d’écoulements supersoniques raréfiés.
But : Ralentir l’objet avec un actionneur plasma avant qu’il n’atteigne les couches denses de l’atmosphère et ne brûle par frottement.
Plasma Supersonique Raréfié
Energie + gaz neutre (air)
= molécules neutres + ions
= Plasma (gaz ionisé)
[L’énergie est fournie par l’actionneur
plasma]
+ MARHy : Mach Adaptable Raréfié Hypersonique Peut descendre à 2 Pascals (Pression atmosphérique =1bar =105= 100 000 Pa)
Et aller de Mach = 0,8 (240 m/s) à 24 (7200 m/s)
Couvre des altitudes de 50 km à 140 km
Pompage Soufflerie
Expérience n°1
Force de l'eau
Force de l'air
La force de l'eau sur le carton est compensée par celle de l'air sur le carton: C'est la pression atmosphérique.
p = m*g L'air supporte une force de 8,27 N.
L'air pourrait retenir toute l'eau d'un verre
d'une hauteur de 10m !
10 m
eau
On cherche la force maximale que pourrait supporter l'air.
Soit un verre contenant 64 Kg
d’eau
9/16
P * V = N * Kb * T
Œuf
Bouteille
Allumette
L’œuf dur est aspiré, il y a donc une différence de pression.
P * V = N * Kb * T
= =
La température varie aussi à cause de l'allumette.
Pression Volume Nombre d' atomes
Constante Température
Expérience n°2
L’influence de la pression atmosphérique martienne sur l’Homme
P = 600 Pa P = 105 Pa
Pression atmosphérique martienne Pression atmosphérique terrestre
Le caisson sous-vide
Caisson Baromètre
Soufflerie Phedra
Installation
Avant
Le caisson sous-vide
Cependant le latex est beaucoup plus extensible qu'un humain, nous allons donc refaire l’expérience avec un objet plus rigide
Pression
Volume du gant
1e conclusion une pression faible serait néfaste pour l’homme. Après
Baisse de la
pression
Expérience n°2: La figurine
Observation: Malgré la baisse de la pression le volume de la figurine n'a ni diminué ni augmenté
Résistance de l’enveloppe externe (peau) Pression extérieure (très faible)
Pression corporelle (intérieur) Compensée par :
Baisse de la
pression
Conclusion : -Caisson pas assez hermétique → pression martienne : environ 600Pa et la pression atteinte avec notre caisson est au mieux 11 900Pa. Un homme allant sur Mars pourrait peut-être survivre à la basse pression en y allant par paliers ou en s’équipant d’une combinaison pressurisée
Tableau de l’augmentation du volume par rapport à la
pression
Pression avec le gant (bar)
Pression avec la figurine (bar)
Commence à gonfler 0.5 /
Gonfle bien 0.35 / Pression min.
atteinte 0.119 0.136
1. Articles à lire
2.
Hypothèses sur ce que deviendrait un homme sur
Mars
3. Configuration et mise en
place de l’expérience
4. Analyse des résultats
5. Création d’un poster
CHERCHEUR
Bibliographie
Hypothèses
Expériences Post-traitement
Publication
Projet avenir : le lifter
Moyen de propulsion plasma pour amener l’homme sur Mars
20KV Ionisation de l’air → Plasma
Oxydation des biocarburants diesel de deuxième génération
Fiona Deguillaume Institut de Combustion, Aérothermique, Réactivité et Environnement
Ludovick Thirion, Pierre Kummel, Quentin Vandaele, Joseph Barroin
Lycée Pothier
Utilisation de pétrole = carburant fossile => Quantité disponible limitée
Rejet de polluants (CO2 , CO…) => Changement climatique
Nombre de voitures dans le monde = 1,5 milliards = 25 x population française!!!
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3 types de biocarburants: Produits à partir d’huile végétale (biomasse)
1ère génération: Produits à partir de matière végétale alimentaire (colza, betterave, maïs…) Problème socio-culturel = cultiver pour produire des carburants alors que des pays n’ont pas de quoi manger? Culture intensive = Très coûteux en eau, énergie et utilisation de pesticides
Biocarburants
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2ème génération: Produits à partir de matière végétale non alimentaire (cellulose) Récupération des déchets végétaux => pas de culture + utilisation des nuisibles
3ème génération: Produits à partir de microorganismes marins (algues) Pas besoin de culture sur sol Seule énergie nécessaire= soleil Encore au stade de la recherche
Biocarburants
Combustion complète : HC + O2 = CO2 + H2O
Combustion incomplète: CO, O3, NOx, SOx, particules...
Conditions nécessaires = Triangle du feu
Fait, pour une substance, de brûler Pas nécessairement de flamme Production d’énergie
Combustion
Etudier les nouveaux carburants possibles Besoin de prédire:
Laboratoire de recherche en combustion
ICARE: Institut de recherche en Combustion, Aérothermique, Réactivité et Environnement
Recherche
• Consommation • Température de décomposition • Production d’espèces • Energie nécessaire • Energie produite • Utilisation dans un moteur
…
Lumière Blanche: Onde électromagnétique Se déplace dans vide et air Vitesse de la lumière= célérité= 3.108 m.s-1 = 1,8.10-9 km.h-1
Radiations
Propriétés dépendent de la fréquence f (Hz=s-1) = c (m.s-1)/ λ (m)
Visible: Infime partie des radiations Du proche ultraviolets au très proche infrarouge.
Absorption de la lumière dans domaine UV-Très proche IR
Spectrophotométrie
Radiations
Dosage de nombreux composés en solution, purs ou à l'état de mélanges complexes Mesure à une λ spécifique Relation entre intensité lumineuse transmise (/absorbée) et concentration du composé = Loi Beer Lambert : A = ε*C*l A: caractérise la capacité d'une solution à absorber la lumière. Sans unité C: Concentration = nb de mole/volume = mol/L NA(Avogadro) = 6,02.1023 molécules = 1 mol ε : constante l : longueur de la cuve. m
Spectrométrie
RPA-CRDS Réacteur parfaitement agité (RPA)
CRDS ( Cavity Ring Down Spectroscopy)
Production d’un jet gazeux grâce aux 4 injecteurs Milieu homogène dans tout le volume
Méthode spectroscopique Laser traverse la cavité Analyse de la décroissance d’absorption due aux espèces présentes Caractérisation et quantification des produits de combustion
Diminution des énergies fossiles + Pollution
Besoin d’un carburant alternatif
Meilleur candidat = Huiles végétales non alimentaires
Biocarburants de 2ème génération
Viabilité du carburant ? Laboratoires de recherche (ICARE)
Outils de recherche = Méthodes spectrométriques
Exemple de l’IR
Application concrète : Sujet de thèse de Fiona: Etude de la combustion des biocarburants de 2ème génération en réacteur auto-agité couplé à une CRDS