Encyclopedie Energie - Contributions [fr]

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2022-08-11T18:18:27Z

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*[[Chapitre 1]]
*[[Chapitre 2]]
*[[Chapitre 3]]
*[[Chapitre 4]]
*[[Chapitre 5]]
*[[Chapitre 6]]
*[[Chapitre 7]]
*[[Chapitre 8]]
*[[Chapitre 9]]
*[[Chapitre 10]]

Chapitre 9

2022-08-11T18:15:05Z

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Veuillez lire les pages suivantes avant les cours du chapitre 9 :
*[[Exploitation de l'uranium]]
*[[Interaction nucléaire forte]]
*[[Énergie des noyaux]]
*[[Uranium]], [[Thorium]]
*[[Fission nucléaire]]
*[[Réaction nucléaire en chaîne]]
*[[Enrichissement de l'uranium]]
*[[Eau lourde]]
*[[Barre de contrôle]]
*[[Réacteur CANDU]]
*[[Déchets nucléaires]]
*[https://www.nwmo.ca/en/Canadas-Plan/About-Adaptive-Phased-Management-APM Le site NWMO]
*[[Rayonnement]]
*[[Rayonnement ionisant]]
*[[Désintégration alpha]], [[Désintégration bêta]], [[Désintégration gamma]]
*[[Demi-vie]]
*[[Modèle linéaire sans seuil]]
*[http://www.fedorukcentre.ca/resources/dosechart/index.php Trouvez votre dose de radiation !]

Épurateur par voie humide

2022-08-11T18:14:27Z

Jmdonev : Page créée avec « Category:Done 2018-08-03 Category:Ethan Vérifie en:Wet scrubber Figure 1. Schéma d'un épurateur par voie humide. Ce schéma montre un bassin de collecte en bas où le [[liquide résiduel est drainé, et les brumisateurs en haut de la chambre où le liquide est vaporisé sur les gaz d'échappement à mesure qu'ils montent.<ref>Wikimedia Commons. (July 15, 2015). ''Wet Scrubber'' [Online]. Available: ht... »

[[Category:Done 2018-08-03]]
[[Category:Ethan Vérifie]]
[[en:Wet scrubber]]
[[File:Wetscrub fr.png|360px|thumb|right|Figure 1. Schéma d'un épurateur par voie humide. Ce schéma montre un bassin de collecte en bas où le [[liquide]] résiduel est drainé, et les brumisateurs en haut de la chambre où le liquide est vaporisé sur les [[gaz d'échappement]] à mesure qu'ils montent.<ref>Wikimedia Commons. (July 15, 2015). ''Wet Scrubber'' [Online]. Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d0/Flue_gas_desulfurization_unit_EN.svg/904px-Flue_gas_desulfurization_unit_EN.svg.png</ref>]]

<onlyinclude>Un '''épurateur par voie humide''' (ou encore simplement, un '''épurateur humide''') ou '''système d'épuration par voie humide''' est un type d'épurateur utilisé pour éliminer les matières nocives des [[gaz]] d'échappement industriels - appelés gaz de combustion - avant qu'ils ne soient rejetés dans l'environnement. Il s'agit du premier type de système d'épuration, qui utilise une substance humide pour éliminer les gaz [[acide]]s qui contribuent aux [[pluie acide|pluies acides]].</onlyinclude><ref name="oxford dic">A. Atkins and M. Escudier, A dictionary of mechanical engineering. Oxford: Oxford University Press, 2013.</ref>

Lorsqu'on utilise un épurateur humide, les gaz de combustion sont acheminés dans une zone et pulvérisés avec une substance humide. L'[[eau]] est utilisée lorsqu'il s'agit d'éliminer la poussière et les [[matière particulaire|particules]], mais d'autres [[chimique|produits chimiques]] peuvent être ajoutés.<ref name = "EPA">Www3.epa.gov, 2018. [Online]. Available: https://www3.epa.gov/ttncatc1/dir1/cs6ch2.pdf. [Accessed: 26- Jul- 2018]</ref> Ces produits chimiques sont choisis pour réagir spécifiquement avec certains contaminants en suspension dans l'air, généralement des gaz acides. Ce processus ajoute des quantités importantes de [[vapeur d'eau|vapeur]] aux gaz d'échappement, ce qui provoque l'émission de gaz d'échappement qui apparaissent sous forme de fumée blanche lorsqu'ils sont évacués.

L'une des raisons du développement de la [[épurateur à sec|neutralisation à sec]] était que l'eau pulvérisée ajoutait un poids et un volume considérables aux déchets, ce qui entraînait des difficultés de stockage et d'élimination des déchets.<ref name = "IFC">Ifc.org, 2018. [Online]. Available: https://www.ifc.org/wps/wcm/connect/ab848080488557a8bd44ff6a6515bb18/HandbookAirborneParticulateMatterPollutionPreventionAndControl.pdf?MOD=AJPERES. [Accessed: 26- Jul- 2018].</ref>

==Utilisation==
Les épurateurs humides sont un dispositif spécial utilisé pour éliminer une variété de [[polluant]]s des gaz d'échappement des fours ou d'autres appareils. Ces dispositifs utilisent un '''liquide d'épuration''' pour éliminer les polluants. Les gaz d'échappement sont déplacés à travers le liquide d'épuration (généralement dans une chambre) et le liquide est pulvérisé dans les gaz. Ensuite, le gaz ressort sans les contaminants et les polluants qui existaient avant l'exposition au liquide épurateur.<ref name="IFC"/> Lorsque le gaz est pulvérisé avec le [[fluide]], les polluants les plus lourds sont extraits du gaz et se fixent au liquide en raison de sa composition chimique. Lorsque le gaz traverse le brumisateur de nettoyage, les polluants sont attirés par le brumisateur et laissés derrière.

Bien que la brumisation soit une méthode courante de nettoyage des gaz d'échappement dans l'épuration par voie humide, une conception différente oblige le gaz à bouillonner à travers une piscine de liquide de lavage. La méthode d'élimination des contaminants est toutefois essentiellement la même, car les contaminants se lient au fluide lorsque le gaz est filtré à travers le bassin.<ref name="EPA"/> Ainsi, le gaz est propre à sa sortie et les contaminants restent dans le bassin.

Quelle que soit la méthode utilisée pour introduire le liquide épurateur, la plupart des épurateurs par voie humide sont de conception similaire. Un épurateur typique est composé de conduits et d'un système de ventilateur pour faire passer le gaz à travers ses chambres. Il y a également une pompe, une zone de collecte du liquide de lavage usagé et une méthode pour éloigner le liquide usagé du gaz nettoyé.<ref name="EPA"/> Le liquide pulvérisé par l'échappement s'accumule au fond de la chambre où la pulvérisation a lieu. Ce liquide est évacué par un entonnoir et collecté pour une élimination spécialisée en raison des matériaux potentiellement dangereux qu'il contient. Ce [[liquide]] ne peut pas être simplement jeté ou réutilisé en raison de son contenu chimique.

Ces épurateurs sont fréquemment utilisés dans les usines de fabrication qui traitent le [[propane]] et d'autres types de [[gaz naturel]].

==Avantages et désavantages==
L'utilisation d'un épurateur humide présente des avantages et des désavantages. Tout d'abord, ces épurateurs sont bénéfiques car ils empêchent un large éventail de polluants de pénétrer dans l'air par les gaz d'échappement. Ensuite, ces unités sont assez robustes et peuvent tolérer une large gamme de températures, ce qui les rend idéales pour fonctionner dans presque tous les environnements. Enfin, les épurateurs humides peuvent être utilisés pour éliminer un large éventail de polluants, du [[soufre]] aux gaz acides qui contribuent aux pluies acides.<ref>Institute.unido.org, 2018. [Online]. Available: https://institute.unido.org/wp-content/uploads/2014/11/25.-Air-Pollution-Control-Technologies-Compendium.pdf. [Accessed: 26- Jul- 2018].</ref>

Malgré ces avantages, il existe quelques inconvénients. Ces machines nécessitent un entretien fréquent et peuvent souffrir de corrosion assez sévère. Si elles sont entretenues et ventilées correctement, ces machines peuvent être utilisées pendant de nombreuses années avant de devoir être remplacées.

==En savoir plus==
*[[Épurateur]]
*[[Épurateur à sec]]
*[[Gaz d'échappement]]
*[[Polluant]]
*[[Pluie acide]]
*Ou explorez une [[Spécial: Au hasard|page au hasard]]

==Références==
{{reflist}}
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Épurateur à sec

2022-08-11T18:13:53Z

Jmdonev : Page créée avec « Category:Done 2018-08-03 Category:Victoria Vérifie en:Dry scrubber [[File:Elektrofilter_Maria_Gugging.jpg|360px|thumb|right|Figure 1. Un précipitateur électrostatique est un type d'épurateur à sec.<ref>Wikimedia Commons. (July 15, 2015). ''Electrostatic Precipitator'' [Online]. Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c4/Elektrofilter_Maria_Gugging.jpg</ref>]] <onlyinclude>Un '''épurateur à sec''' ou '''système d'épuratio... »

[[Category:Done 2018-08-03]]
[[Category:Victoria Vérifie]]
[[en:Dry scrubber]]

[[File:Elektrofilter_Maria_Gugging.jpg|360px|thumb|right|Figure 1. Un précipitateur électrostatique est un type d'épurateur à sec.<ref>Wikimedia Commons. (July 15, 2015). ''Electrostatic Precipitator'' [Online]. Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c4/Elektrofilter_Maria_Gugging.jpg</ref>]]
<onlyinclude>Un '''épurateur à sec''' ou '''système d'épuration à sec''' est un type d'épurateur utilisé pour éliminer les matières nocives des gaz d'échappement industriels avant qu'ils ne soient rejetés dans l'environnement. Les épurateurs à sec sont le type le plus couramment utilisé dans les usines aujourd'hui, et ils utilisent une collection de substances sèches pour éliminer les gaz [[acide]]s qui contribuent aux [[pluie acide|pluies acides]].</onlyinclude><ref name="oxford dic">A. Atkins and M. Escudier, A dictionary of mechanical engineering. Oxford: Oxford University Press, 2013.</ref>

Les épurateurs à sec fonctionnent de la même manière que les autres épurateurs. Le système pulvérise une collection de réactifs secs dans un flux d'échappement. Ces produits chimiques peuvent réagir différemment selon la matière qu'ils visent spécifiquement à éliminer. Certains de ces produits neutralisent les [[polluant]]s nocifs présents dans le flux par une réaction [[chimique]], tandis que d'autres font réagir un matériau et le transforment en une autre substance. Cette substance tombe alors du flux gazeux ou est capturée par un filtre à particules.

==Utilisation==
Les épurateurs à sec sont principalement utilisés pour éliminer les gaz acides des sources de combustion. En général, cela se fait en introduisant à grande vitesse une série de réactifs secs dans les gaz d'échappement. Cela permet de neutraliser les polluants présents dans le gaz. Cette tâche s'effectue en trois étapes : ''le refroidissement des gaz'', ''l'injection des réactifs'' et ''le filtrage''.<ref name = "INST">Institute.unido.org, 2018. [Online]. Available: https://institute.unido.org/wp-content/uploads/2014/11/25.-Air-Pollution-Control-Technologies-Compendium.pdf. [Accessed: 26- Jul- 2018].</ref>
Tout d'abord, le refroidissement des gaz doit être effectué pour préparer les gaz d'échappement. Dans le système de refroidissement des gaz, les gaz d'[[émission]] sont refroidis pour faciliter l'élimination des polluants et autres toxines du gaz. Le gaz d'échappement est dilué à l'aide d'un refroidisseur par évaporation.<ref name="INST"/> Une fois que le gaz a été significativement refroidi, l'injection de réactif peut commencer. C'est au cours de cette étape que les composants nocifs sont effectivement éliminés du gaz. Les composants du réactif sec sont généralement choisis en raison de leurs propriétés neutralisantes, ainsi le bicarbonate de sodium est fréquemment inclus. Une variété de poudres sont mélangées et injectées à haute [[pression]] dans les gaz d'échappement. Il se produit des réactions chimiques qui réduisent l'acidité du gaz et éliminent les polluants nocifs. L'étape finale consiste à utiliser un filtre en tissu pour capturer la poudre de lavage usagée lorsque le gaz nettoyé sort de la chambre de lavage. Cette poudre usagée peut parfois être nettoyée et réutilisée pour une épuration à sec, mais elle doit souvent être éliminée car elle ne peut pas être lavée correctement.

==Avantages et désavantages==
L'épuration à sec a été largement adoptée, et l'un des principaux avantages de son utilisation est son impact positif sur l'environnement. L'élimination des substances dangereuses des gaz d'échappement est importante car elle empêche un grand nombre de polluants de s'échapper dans l'air. Les épurateurs à sec sont également plus couramment utilisés que les épurateurs humides, principalement parce qu'ils produisent comparativement peu de déchets. La plupart de ces matières qui sont pulvérisées dans les gaz d'échappement sont brûlées par la chaleur du courant ou sont retenues par un filtre. L'utilisation d'épurateurs à sec est moins coûteuse car il n'y a pas de frais associés à l'enlèvement, au transport et au stockage des eaux usées des épurateurs par voie humide.<ref name="INST"/>

L'un des désavantages de l'épuration à sec est la poudre résiduelle qui doit être éliminée en raison du caractère dangereux de cette matière. Ces déchets doivent être traités par des spécialistes en raison de leur composition chimique. Un autre désavantage est que le processus d'épuration est coûteux. Le dernier désavantage de l'utilisation d'un épurateur à sec est qu'il ne peut pas éliminer ''tous'' les contaminants du gaz.<ref name="INST"/>

==En savoir plus==
*[[Épurateur]]
*[[Épurateur par voie humide]]
*[[Gaz d'échappement]]
*[[Polluant]]
*[[Précipitateur électrostatique]]
*[[Séparateur cyclone]]
*Ou explorez une [[Spécial: Au hasard|page au hasard]]

==Références==
{{reflist}}
[[Category:Uploaded]]

Chapitre 6

2022-08-11T18:12:48Z

Jmdonev :

Veuillez lire les pages suivantes et regarder les vidéos avant les cours du chapitre 6 :

*[[Énergie primaire]]
*[[Biocarburant]]
*[[Biocarburant à base d'algues]]
*[[Production électrique]]
*[[Charbon]]
*[[Pétrole]]
*[[Gaz naturel]], [[GNL]]
*[[Méthane]]
*[[Torchage]]
*[[Véhicule au gaz naturel]]
*[[Pétrolier]]
*[[Centrale électrique au charbon]], [[Centrale au gaz naturel]]
*[[Ressource]], [[Occurrence de ressource]], [[Réserve]] et le [[Réserve vs Occurrence| différence]]
*[[Boîte de McKelvey]]
*[[Bitume]], [[Drainage par gravité assisté par la vapeur]], [[Sables goudronneux]], [[Sables bitumineux]]
*[[Ressource conventionnelle vs non conventionnelle]]
*[[Pipeline]]
*[[Puits horizontal]]
*[[Ressource non conventionnelle]]
*[[Fracturation hydraulique]]
*[[Combustible fossile]]
*[[Tourbe]], [[Kérogène]]
*[[Distillation fractionnée]]
*[[Pétrochimique]]
*[[Hydrocarbure]], [[Dérivé d'hydrocarbure]], [[Combustion des hydrocarbures]], [[Ressources en hydrocarbures]]
*[[Octane]], [[Indice d'octane]], [[Éthanol]]
*[[Dioxide de carbone]]
*[[Carbone]]
*[[Gigatonne]]
*[[Forçage climatique]]

Drainage par gravité assisté par la vapeur

2022-08-11T18:12:04Z

Jmdonev : Page créée avec « <onlyinclude>Le drainage par gravité au moyen de vapeur (SAGD) est une méthode largement utilisée pour extraire le bitume des gisements souterrains de sables bitumineux. Cette méthode consiste à forcer la vapeur dans les gisements de sables bitumineux souterrains pour chauffer le bitume enfermé dans le sable, ce qui lui permet de s'écouler suffisamment bien pour être extrait.</onlyinclude> Cette technologie est particulièrement pertinente... »

<onlyinclude>Le drainage par gravité au moyen de vapeur (SAGD) est une méthode largement utilisée pour extraire le [[bitume]] des gisements souterrains de [[sables bitumineux]]. Cette méthode consiste à forcer la vapeur dans les gisements de [[sables bitumineux]] souterrains pour [[chauffer]] le bitume enfermé dans le sable, ce qui lui permet de s'écouler suffisamment bien pour être extrait.</onlyinclude> Cette technologie est particulièrement pertinente au Canada car il s'agit de la principale méthode d'extraction [[extraction in situ des sables bitumineux|in situ]] utilisée dans les sables bitumineux.<ref name="RE1">Athabasca Oil Corporation. (June 2, 2015). ''SAGD'' [Online]. Available: http://www.atha.com/operations/technology/sagd.html</ref>Rien qu'en Alberta, 80 % (soit 135 milliards de barils) des sables bitumineux sont situés dans ces gisements souterrains et seraient difficiles à atteindre sans des techniques comme le SAGD.<ref name=govt/>

Dans l'histoire récente, les opérations de SAGD sont devenues plus courantes à mesure que la technologie continue de progresser. En 2000, il y avait 5 projets de SAGD en cours en Alberta, mais en 2013, ces chiffres sont passés à 16.<ref name=govt>Alberta Government. (June 9, 2015). ''Talk about SAGD'' [Online]. Available: http://www.energy.alberta.ca/OilSands/pdfs/FS_SAGD.pdf</ref> En 2012, la production in situ totale de bitume était de 990 000 [[baril]]s par jour, soit environ 52 % de la production totale de bitume brut. D'ici 2022, les prévisions estiment la production in situ à 2,2 millions de barils par jour.<ref name=govt/> Au total, on estime à 1 000 milliards de barils de pétrole potentiellement récupérables.<ref name="RE2">Government of Alberta. (June 9, 2015). ''Facts about Alberta's oil sands and its industry'' [Online]. Available: http://history.alberta.ca/oilsands/resources/docs/facts_sheets09.pdf</ref>

==Technique==

Pour extraire le bitume du sous-sol, une paire de [[Puits horizontal|puits horizontaux]] sont forés dans la formation. Dans ces puits horizontaux, il y a deux tuyaux horizontaux parallèles dont l'un est situé à environ 4-6 mètres au-dessus de l'autre.<ref name=govt/> La section supérieure de cette configuration est connue sous le nom de '''puits d'injection de vapeur''' tandis que la section inférieure est connue sous le nom de '''puits de production'''.<ref name="RE1"/> Dans une usine voisine, l'[[eau]] est transformée en vapeur et est acheminée vers l'endroit du forage. La vapeur passe ensuite dans le puits supérieur et dans le [[réservoir]] qui contient le sable pétrolifère. La vapeur sort ensuite du puits supérieur et se répand dans la formation dans toutes les directions. La chaleur de la vapeur est transférée au bitume. Le réchauffement de ce bitume entraîne une réduction de sa [[viscosité]], ce qui lui permet de s'écouler plus facilement. La viscosité ayant été réduite de manière considérable, le bitume peut s'écouler vers le bas, sous l'effet de la [[gravité]], dans le puits de production.<ref name=govt/> Ce drainage du bitume est connu sous le nom de ''drainage par gravité''. À partir du puits de production, le bitume maintenant plus fluide est pompé vers la surface. Les étapes d'injection de vapeur et de production de bitume se déroulent simultanément et en continu. Le bitume résultant et l'émulsion de vapeur condensée sont acheminés vers l'usine où ils sont séparés et traités. L'eau issue de ce processus est recyclée pour produire davantage de vapeur.<ref name=govt/>

[[File:SAGDfr.png|width="820" height="500"|framed|center|Figure 1.Une installation SAGD pour extraire le bitume d'un gisement de sable bitumineux.<ref>''Created internally by a member of the Energy Education team''.</ref>]]

Après l'extraction, de l'eau est injectée dans le gisement pour en maintenir la stabilité. 25-75 % du bitume du gisement peut être extrait par des opérations de SAGD.<ref name="RE2"/>

==Préoccupations environnementales==
Le développement de toute sorte d'infrastructure pour obtenir une ressource nécessite une certaine utilisation du sol et le SAGD ne fait pas exception. Bien que l'extraction du bitume par SAGD nécessite l'utilisation de terres, l'impact en surface est similaire à celui des procédés classiques d'extraction du pétrole et du gaz. Toutes ces méthodes récupèrent le produit du sous-sol en faisant un petit trou et en faisant sortir le produit [[pétrochimique]]. Selon les estimations, la plateforme de forage perturbe moins de 10 % de la zone de ressources totale à laquelle on accède.<ref name=govt/> Bien que l'impact sur les terres soit faible, les écosystèmes environnants pourraient être dramatiquement affectés selon l'importance écologique des terres. La carte interactive étiquetée ci-dessous peut être utilisée pour explorer la différence de taille entre les terres utilisées par l'[[exploitation in situ des sables bitumineux|in situ]] (le SAGD) et l'exploitation minière de surface traditionnelle. Notez l'échelle en bas à droite de la carte (elle change lorsque vous faites un zoom avant ou arrière, mais donne une idée de la taille des mines).

<html>
<iframe src="https://www.google.com/maps/embed?pb=!1m18!1m12!1m3!1d169459.542803013!2d-111.59666137706539!3d56.99765230171298!2m3!1f0!2f0!3f0!3m2!1i1024!2i768!4f13.1!3m3!1m2!1s0x53b0718974f2f7c7%3A0xf31665703d4cb502!2sTar+Island%2C+AB!5e1!3m2!1sen!2sca!4v1528144396535" width="820" height="500" frameborder="0" style="border:0" allowfullscreen></iframe></html>

L'utilisation extensive de l'eau dans l'extraction des sables bitumineux est également une question dont on parle beaucoup. Bien que jusqu'à 90 % de l'eau utilisée pendant l'extraction soit recyclée et réutilisée,<ref name=govt/> 10 % représentent encore une quantité assez importante d'eau qui doit être éliminée. Cette eau peut être douce ou saumâtre,<ref name="RE3">Alberta Energy Regulator. (June 9, 2015). ''In Situ Impacts'' [Online]. Available: https://www.aer.ca/about-aer/spotlight-on/oil-sands/in-situ-impacts</ref> et peut contenir une variété de [[polluant]]s. Selon la façon dont cette eau est éliminée, elle pourrait contaminer les dépôts d'eau souterraine propre ou nuire à la vie végétale et animale autour du dépôt. En outre, le volume d'eau suscite des inquiétudes quant à la quantité prélevée pour une utilisation in situ.

Les [[émission]]s sont également un problème lorsqu'il s'agit de tout ce qui implique la production de [[combustible fossile|combustibles fossiles]]. Les émissions de [[dioxyde de carbone]] pour l'exploitation et le prétraitement du bitume sont d'environ 110 kg par baril, soit trois fois plus que pour un baril de pétrole brut.<ref>US Department of Energy, National Energy Technology Laboratory "An Evaluation of the Extraction, Transport and Refining of Imported Crude Oils and the Impact on Life Cycle Greenhouse Gas Emissions", March 27th 2009. DOE/NETL-2009/1362 available online: http://www.netl.doe.gov/File%20Library/Research/Energy%20Analysis/Publications/DOE-NETL-2009-1362-EvalExtTransRef-ImportCrudeOils-ImpactLCGHGEmis.pdf accessed June 22nd, 2015.</ref> Le procédé SAGD est responsable d'environ la moitié de cette quantité (60 kg par baril).<ref name=govt/> Le SAGD est comparable aux autres opérations d'extraction et de valorisation du bitume (par opposition au pétrole brut).<ref name=govt/> En outre, la consommation de [[gaz naturel]] pour produire la vapeur utilisée dans ces opérations pose d'autres problèmes, car cette combustion dégage des émissions telles que le [[monoxyde de carbone]] et les [[SOx|composés de soufre]], selon la pureté du gaz. Bien que les chiffres exacts de la consommation de gaz naturel varient, certains rapports affirment qu'il faut au moins un gigajoule de gaz naturel (environ 26 mètres cubes) pour chauffer l'eau afin d'obtenir la vapeur nécessaire pour obtenir le bitume et produire un baril de pétrole.<ref name=govt/>

==Alternatives==
Le drainage par gravité assisté par la vapeur n'est pas la seule façon d'extraire le bitume des gisements souterrains, mais c'est la plus utilisée. Les autres options comprennent l'injection d'air '''Toe-to-Heel''', le '''processus d'extraction de vapeur''' et le '''processus de décapage dynamique électrothermique'''. Le procédé Toe-to-Heel Air Injection utilise de l'air pressurisé et un fluide chaud injecté dans la formation au lieu de la vapeur. Ce procédé présente un taux de récupération du bitume plus élevé, est moins coûteux, utilise moins de gaz naturel et d'eau, et produit moins d'émissions de [[gaz à effet de serre]]. En outre, ce procédé peut fonctionner dans des gisements de moindre qualité, plus minces, plus profonds ou contenant plus de [[schiste]].<ref name="RE2"/>

Le procédé d'extraction par la vapeur utilise un [[solvant]] au lieu de la vapeur et réduit donc encore plus l'épaisseur du bitume. Des solvants tels que l'[[éthane]] ou le [[propane]] sont injectés. Cette méthode présente l'avantage de réduire les coûts énergétiques et de pouvoir être utilisée dans des réservoirs plus minces. Au moment où nous écrivons ces lignes, aucun test sur le terrain n'a encore été effectué.<ref name="RE2"/>

Le procédé final de décapage dynamique électrothermique est l'un des plus avancés, et est supposé de permettre la récupération du bitume enterré trop profondément pour être creusé mais trop peu profondément pour la récupération in situ traditionnelle. L'[[électricité]] passe par des électrodes en acier dans le gisement, chauffant électriquement le bitume pour qu'il s'écoule plus facilement. Ce procédé pourrait ne produire aucune émission de gaz à effet de serre et n'utiliser qu'un minimum d'eau (mais il y aurait toujours des émissions de gaz à effet de serre dues à la production d'électricité). Ce processus est encore très expérimental et, à l'heure où nous écrivons ces lignes, il n'a pas encore été mis en œuvre.<ref name="RE2"/>

==En savoir plus==
*[[Bitume]]
*[[Puits horizontal]]
*[[Gaz naturel]]
*[[Extraction de combustibles fossiles]]
*[[Gaz à effet de serre]]
*Ou explorez une [[Special:Random|page au hasard]]

==Références==
{{reflist}}

Réserve vs Occurrence

2022-08-11T18:11:01Z

Jmdonev : Page créée avec « es:Reserva vs ocurrencia <onlyinclude>Les termes ''' occurrence ''' et ''' réserve '''font tous deux référence à une certaine ''quantité'' d'une ressource, mais les idées sont fondamentalement différentes. Les combustibles primaires tels que le charbon, le pétrole, le gaz naturel et l'uranium sont des matériaux présents sur la Terre, auxquels sont associés des occurrences (tout ce qui existe) et des réserves (la quantité q... »

[[es:Reserva vs ocurrencia]]
<onlyinclude>Les termes ''' occurrence ''' et ''' réserve '''font tous deux référence à une certaine ''quantité'' d'une [[ressource]], mais les idées sont fondamentalement différentes. Les combustibles primaires tels que le [[charbon]], le [[pétrole]], le [[gaz naturel]] et l'[[uranium]] sont des matériaux présents sur la Terre, auxquels sont associés des occurrences (tout ce qui existe) et des [[réserve]]s (la quantité qui peut être extraite de manière économique).</onlyinclude> Les [[flux]] de la nature tels que l'éolien, le solaire et l'hydro ont ''seulement'' des occurrences associées, et pas de réserves car il n'y a pas de ''[[stock]]''. Habituellement, le terme réserve fait référence aux réserves de [[combustible fossile]] - la quantité d'un combustible fossile particulier que nous connaissons et qui peut être extraite de la nature avec la technologie actuelle aux prix actuels.

Le terme '''occurrence''' fait référence à toute présence d'une ressource qui existe. L'''occurrence totale'' est la totalité de la ressource dans la nature. L'occurrence totale d'un flux d'énergie est toute instance où le flux peut être utilisé à un moment donné. L'occurrence totale du vent est l'ensemble du vent qui souffle, qu'il soit utile ou non pour produire de l'énergie. Pour les combustibles, l'occurrence totale comprend les gisements découverts et non découverts, ainsi que les gisements qui sont économiquement exploitables ou non. Pour le charbon, l'occurrence totale fait référence à tous les gisements de charbon dans le monde, qu'ils soient ou non utiles à l'industrie énergétique.

D'autre part, les [[réserve]]s sont des gisements de combustibles fossiles dont on connaît l'existence avec un niveau raisonnable de certitude sur la base d'études géologiques et techniques. Ces réserves sont également récupérables économiquement avec les technologies qui existent actuellement.<ref name=wolfson>Richard Wolfson. (June 2, 2015). ''Energy, Environment, and Climate'', 2nd ed. New York, NY, U.S.A: 2012.</ref> Cela signifie que la quantité de combustible fossile dans une réserve sera toujours inférieure à l'occurrence totale du combustible fossile. Essentiellement, les réserves représentent la quantité actuelle de combustible qui peut être extraite dans un avenir proche.

La différence entre une occurrence et une réserve peut être explorée à l'aide d'une [[boîte de McKelvey|diagramme de McKelvey]]. Une adaptation simple de la boîte de McKelvey est présentée à la figure 1, et elle donne des informations sur la façon dont une ressource peut être classée. La boîte entière représente l'occurrence de la ressource et à l'intérieur de celle-ci se trouvent différentes catégories. Un déplacement de gauche à droite signifie que la certitude d'existence d'une occurrence diminue. Le déplacement du haut vers le bas représente la diminution de la faisabilité économique (généralement lorsque le prix d'un combustible baisse). Le coin inférieur gauche (ressources conditionnelles) représente les ressources qu'il n'est pas économiquement possible d'extraire, mais dont l'existence est connue avec une assez grande certitude. Le côté droit (ressources hypothétiques/indécouvertes) représente celles dont l'existence n'est pas connue (et qui ne peuvent donc pas être économiquement réalisables) ! Enfin, le coin supérieur gauche représente la réserve. Une vraie boîte de Mckelvey ira plus en profondeur sur les différentes certitudes d'une réserve (connues sous le nom des 3 P des réserves), qui peuvent être explorées sur sa page principale, [[diagramme de McKelvey|ici]].

<center>'''réserves + ressources conditionnelles + ressources hypothétiques = occurrence'''</center>

[[File:McKelvie fr.png|600px|thumb|center|Figure 1. Toutes les réserves font partie de l'occurrence totale, toutes les occurrences de ressources ne sont pas des réserves connues qui peuvent être exploitées ou économiquement réalisables. <ref>''Created internally by a member of the Energy Education team''.</ref>]]

Étant donné que les occurrences comprennent des gisements de combustible non découverts, il existe un niveau variable d'incertitude sur la quantité d'occurrence d'une ressource, tandis que la taille des réserves peut être estimée à un degré assez certain.<ref name=wolfson/> Cela ne signifie pas qu'il n'existe aucun moyen d'estimer la taille de ces occurrences. La quantité totale d'une ressource peut être décrite et estimée à partir des informations obtenues par des enquêtes.<ref>Sarah Friedl. (May 29, 2015). Resources and Reserves: Definitions and Examples [Online]. Available: http://study.com/academy/lesson/resource-energy-vs-reserve-energy.html</ref>

Il est important de savoir que lorsque les réserves augmentent (voir la page [[réserve]]s), c'est en raison de l'amélioration des technologies, de la hausse des prix (meilleure pour l'économie) ou de la découverte de nouveaux gisements.

<html>
<center><iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/h34qAbmfVN0" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>
</center></html>
==En savoir plus==
*[[Réserve]]
*[[Ressource]]
*[[Rapport réserves/production]]
*[[Réserve de pétrole]]
*[[Réserve de gaz naturel]]
*[[Réserve de charbon]]
*Ou explorez une page [[Special:Random|au hasard]]

==Références==
{{reflist}}
[[Category:Uploaded]]

Chapitre 2

2022-08-11T18:09:50Z

Jmdonev :

Veuillez lire les pages suivantes avant les cours du chapitre 2:

2A:
* [[Big Bang]]
* [[Flux d'énergie de la Terre]]
* [[Bilan énergétique de la Terre]]
* [[Énergie primaire]]
* [[Flux d'énergie primaire]]
* [[Flux d'énergie dans les écosystèmes]]
* [[Atmosphère]]
* [[Oxygène]]
* [[Extinction massive]]
* [[Combustible primaire]]

2B:
* [[Devise énergétique]]
* [[Service d'énergie]]
* [[Technologie de conversion d'énergie]]
* [[Technologie de distribution de l'énergie]]
* [[Secteur économique]]
* [[Production d'énergie]]
* [[Approvisionnement total en énergie primaire]]
* [[Mix énergétique]]
* [[Biocarburant]]
* [[Charbon de bois]]
* [[Qualité de vie]]
* [[Accès à l'électricité]]

2C:
* [[Pollution vs déchets]]
* [[Pollution]]
* [[Rendement]]
* [[Gaz naturel]]
* [[Consommation finale totale]]
* [[Énergie d'utilisation finale]]
* [[Comptabilisation de l'énergie primaire et de l'énergie d'utilisation finale]]
* [[Productivité énergétique ]]
* [[Puissance]]
* [[Pipeline]]

CA vs CC

2022-08-11T18:01:01Z

Jmdonev : 1 version importée

<onlyinclude>Il existe deux types de courant électrique, le courant alternatif et le courant continu. L'un circule selon un sens alternatif : le [[courant alternatif]]. L'autre circule toujours dans la même direction : le [[courant continu]]. Cette page traite des différences entre les deux, ainsi que des avantages que chacun présente.</onlyinclude>

==Bref résumé du CA et du CC==
:''Pour plus d'informations sur les courants spécifiques, voir leurs pages respectives : [[CA]] et [[CC]]''

* Le '''courant alternatif''' est une [[production électrique|produite]] dans la plupart des types de [[centrale électrique]] en faisant tourner des [[générateur]]s. Le sens du [[courant]] s'inverse, ou alterne, 50 à 60 fois par seconde selon les normes du pays.<ref name=hsw>How Stuff Works. (Accessed December 30, 2015). ''Direct Current Versus Alternating Current'' [Online], Available: http://science.howstuffworks.com/electricity8.htm</ref> Le courant alternatif est le courant qui circule dans les [[transmission électrique#Lignes électriques|lignes électriques]] et qui passe par les [[prises de courant]] que l'on trouve dans une maison ou un bâtiment. Il y a plusieurs raisons pour lesquelles le courant alternatif a été choisi pour effectuer cette tâche, qui seront discutées ci-dessous.

* Le '''courant continu''' est produit par des sources d'énergie telles que les [[pile|batteries]], les [[piles à combustible]] et les [[panneau solaire|panneaux solaires]]. Ces sources d'énergie possèdent deux bornes, respectivement positive et négative, ce qui crée une tension relativement constante pour le passage des électrons. Le courant circule toujours dans le même sens entre ces deux bornes.<ref name=hsw/>

<gallery mode=packed heights="280px" >
File:AC.gif|Figure 1. Une animation tirée d'une simulation PhET de '''courant alternatif''' qui a été ralentie considérablement.<ref>http://phet.colorado.edu/sims/circuit-construction-kit/circuit-construction-kit-ac_en.jnlp</ref>
File:DC.gif|Figure 2. Une animation provenant d'une simulation PhET de '''courant continu''' qui a été ralentie considérablement.<ref>http://phet.colorado.edu/sims/circuit-construction-kit/circuit-construction-kit-ac_en.jnlp</ref>
</gallery>

==Avantages de chacun==

Le courant alternatif utilise une [[tension]] et un flux d'[[électron]]s variables dans un [[conducteur]]. Le courant continu circule dans une seule direction et avec un courant <s>relativement</s> constant (charge circulant d'un point par unité de temps). La façon dont chacun peut être manipulé, cependant, est ce qui est important, et fournit des avantages clairs pour certaines applications parmi les deux.

===Avantages de la CA===

Le courant alternatif est le courant de prédilection des centrales électriques et du [[réseau électrique]] dans son ensemble. Lorsqu'une fiche est connectée à une [[prise électrique]], un courant alternatif en sort, alimentant d'innombrables appareils comme les [[ampoule]]s et les [[réfrigérateur]]s. Le courant alternatif est préféré pour cette application car :

<center>'''''Il existe des moyens économiques et fiables d'augmenter ou de diminuer la tension à l'aide de [[transformateur]]s, ce qui minimise les pertes de puissance dans la [[transmission électrique]].'''''</center>

La [[résistance]] réduit l'énergie transmise dans un fil. En augmentant la tension sur les fils jusqu'à des tensions très élevées pour la transmission sur de longues distances, cette perte peut être réduite. La perte de puissance (<math>P_{perdu}</math>) est donnée par l'équation :<ref name=sec/>

<center><math>P_{perdu}=I^2\times R</math></center>

où :

*<math>I</math> est le courant en [[ampère]]s
*<math>R</math> est la résistance en [[ohm]]s

L'augmentation de la tension à laquelle le réseau transmet l'électricité réduit cette puissance perdue. Plus la tension est élevée, plus le courant diminue proportionnellement, car la puissance électrique transmise (énergie par unité de temps) reste la même. Par exemple, si la tension est augmentée d'un facteur 100, le courant doit diminuer d'un facteur 100 et la puissance perdue qui en résulte sera diminuée de 100 = 10000. Cependant, il y a une limite, car à des tensions extrêmement élevées (2000 kV), l'électricité commence à se décharger, ce qui entraîne des pertes importantes.<ref name=sec>R. Paynter and B.J. Boydell, "Transmission Lines and Substations" in ''Introduction to Electricity'', 1st ed., Upper Saddle River, NJ: Pearson, 2011, ch.25, sec.3, pp.1102-1104</ref>

Une transmission efficace permet aux compagnies d'électricité et aux consommateurs d'économiser beaucoup d'argent, ce qui contribue à réduire la [[pollution]] puisque les [[centrale électrique|centrales électriques]] n'ont pas besoin de compenser les pertes d'électricité en utilisant davantage de [[combustible]].

Les autres avantages du CA sont les suivants :<ref name=mark>Private communication with M. Pigman power engineer for Tacoma Power, Sept. 17th, 2015.</ref>
*Faible coût d'entretien des moteurs à courant alternatif à haute vitesse.
*Il est facile d'interrompre le courant (par exemple avec un [[disjoncteur]]) car le courant s'annule naturellement tous les 1/2 cycles. Par exemple, un disjoncteur peut interrompre environ 1/20ème du courant continu par rapport au courant alternatif.

===Avantages du CC===

Un grand avantage du courant continu est qu'il est plus facile de modifier la vitesse d'un [[moteur électrique]] à courant continu que celle d'un moteur à courant alternatif. Cela est utile dans de nombreuses applications, comme les voitures [[voiture électrique|électriques]] et [[voiture hybride|hybrides]].<ref name=mark/>

Le courant continu est utilisé dans pratiquement tous les appareils électroniques grand public, car les [[transistor]]s (les composants de l'électronique moderne) en dépendent pour fonctionner. Les appareils qui utilisent le courant continu comprennent les [[téléphone cellulaire|téléphones cellulaires]], les ordinateurs portables, les téléviseurs et bien d'autres encore.

Le courant continu peut également être utilisé pour transmettre l'électricité avec un [[rendement]] encore plus grande que le courant alternatif ''sur des distances extrêmement grandes'' grâce à la transmission CCHT (courant continu à haute tension). En plus d'une meilleure efficacité, le CCHT permet également de connecter différents systèmes de courant alternatif (c'est-à-dire 50 [[hertz|Hz]] et 60 Hz).<ref>Spark Fun. (Accessed December 30, 2015). ''Alternating Current vs. Direct Current'' [Online], Available: https://learn.sparkfun.com/tutorials/alternating-current-ac-vs-direct-current-dc</ref>

==En savoir plus==
*[[Transmission électrique]]
*[[Réseau électrique]]
*[[Production électrique]]
*[[Réseau de distribution]]
* Ou explorez une [[Special:Random| page au hasard]].

==Références==
{{reflist}}

Pile à combustible

2022-08-11T18:01:01Z

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<onlyinclude>Les '''piles à combustible''' sont un type de [[technologie de conversion de l'énergie]] qui utilise l'[[énergie chimique]] contenue dans un [[combustible]] et la transforme en [[électricité]] avec certains sous-produits (en fonction du combustible utilisé).</onlyinclude> <ref name=hsw>How Stuff Works. (August 10, 2015). ''How Fuel Cells Work'' [Online], Available: http://auto.howstuffworks.com/fuel-efficiency/alternative-fuels/fuel-cell.htm</ref> Il est important de noter que les piles à combustible ne sont pas des [[machine thermique|machines thermiques]], et qu'elles peuvent donc avoir des rendements élevés. Cependant, lorsqu'un machine thermique est utilisé pour alimenter une pile à combustible, le machine thermique a toujours un [[rendement thermique]] limité.

Les piles à combustible peuvent être considérées comme un dispositif de [[stockage d'énergie]], car l'[[énergie]] peut être utilisée pour créer de l'[[hydrogène]] et de l'[[oxygène]], qui peuvent rester dans la pile jusqu'à ce que leur utilisation soit nécessaire ultérieurement. En ce sens, elles fonctionnent un peu comme une [[pile|batterie]]. Il existe de nombreux types de piles à combustible, mais deux types courants sont la pile à combustible à oxyde solide (SOFC) et la pile à combustible à membrane électrolyte polymère (PEMFC).

<gallery mode=packed heights=400px>
File:cellule H.png|300px|thumb|Figure 1. Diagramme d'une '''pile à combustible à oxyde solide (SOFC)'''. L'oxygène moléculaire (O<sup>2-</sup>) se transforme en [[ion]]s d'oxyde et se combine avec l'[[hydrogène]] pour former l'[[eau]], tout en produisant simultanément l'[[électricité]].<Ref>Wikimedia Commons [Online], Available: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solid_oxide_fuel_cell.svg#/media/File:Solid_oxide_fuel_cell.svg</ref>
File:PCMEC.png|300px|thumb|Figure 2. Diagramme d'une '''pile à combustible à membrane électrolyte polymère (PEMFC)'''. L'hydrogène moléculaire (H<sup>+</sup>) se transforme en [[ion]]s d'hydrogène qui traversent un électrolyte polymère. Les ions d'hydrogène se combinent avec l'[[oxygène]] pour former de l'[[eau]], tout en produisant simultanément de l'[[électricité]].<ref>Wikimedia Commons [Online], Available: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:PEM_fuel_cell.svg</ref>
</gallery>

Pour produire de l'[[électricité]] dans une pile à combustible à oxyde solide, l'[[oxygène]] de l'air se combine avec des électrons libres pour former des [[ion]]s d'oxyde. Les ions oxyde traversent un [[électrolyte]] céramique et réagissent avec l'[[hydrogène]] moléculaire pour former de l'eau. La réaction qui produit l'eau libère également des [[électron]]s qui se déplacent dans un [[circuit]] électrique externe, produisant de l'électricité.<ref name=fund>O'Hayre, Ryan, et al. Fuel Cell Fundamentals, John Wiley & Sons, Incorporated, 2016.</ref> This process can be seen in figure 1.

Pour produire de l'[[électricité]] dans une pile à combustible à membrane électrolyte polymère, un combustible gazeux est introduit et réagit avec un catalyseur composé de nanoparticules de [[platine]]. Lorsque l'[[hydrogène moléculaire]] entre en contact avec ce catalyseur, il se divise en deux ions H<sup>+</sup> et deux [[électron]]s. Les électrons sont conduits par une [[force électromotrice]] et de l'électricité est produite. Les ions hydrogène traversent une membrane échangeuse de protons (également appelée [[électrolyte]] polymère) où ils atteignent la [[cathode]] et se combinent à l'[[oxygène]] pour former de l'eau. Ce processus peut se poursuivre tant que de l'hydrogène et de l'oxygène sont fournis à la cellule.<Ref name=hsw/> La figure 2 montre ce processus dans une PEMFC.

La vidéo ci-dessous de la NASA illustre comment l'oxygène et l'hydrogène s'associent dans une pile à combustible à oxyde solide (SOFC) pour libérer de l'énergie qui peut être exploitée de manière utile (anglais).
<html>
<iframe width="600" height="340" src="https://www.youtube.com/embed/V3ChCroWttY" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>
</html>

<html>
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/KGkzLh14Sh0" title="YouTube video player" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>
</html>

===Hydrogène===
L'[[hydrogène]] est un combustible intéressant à utiliser dans les piles à combustible, qui fait l'objet de recherches et de développements actifs. Les raisons de l'utilisation de l'hydrogène ne tiennent pas seulement à sa haute [[densité énergétique]] (121 [[joule|MJ]]/[[kilogramme|kg]]),<ref>I. Hore-Lacy, "Future Energy Demand and Supply," in ''Nuclear Energy in the 21st Century'', 2nd ed., London, UK: WNUP, 2011, ch.1, sec.6, pp.9</ref> mais parce que le seul sous-produit, à part l'électricité, est l'[[eau]].

Bien que l'hydrogène soit l'élément le plus abondant dans l'univers, il n'existe pas sous sa forme élémentaire sur Terre. L'hydrogène doit donc être fabriqué en introduisant de l'énergie dans des composés de l'hydrogène comme les [[hydrocarbure]]s ou l'[[eau]]. Selon la manière dont il est réalisé, le processus peut également libérer des [[polluant]]s. Environ 96 % de l'hydrogène produit est obtenu en utilisant du [[gaz naturel]] et d'autres [[combustible fossile|combustibles fossiles]], ce qui entraîne des émissions considérables de [[CO2|CO<sub>2</sub>]]. Toutefois, pour l'avenir, il est préférable d'utiliser des méthodes plus propres pour obtenir de l'hydrogène (c'est-à-dire de l'eau).<ref name=hsw/><ref name="E2">G. Aubrecht. "Fuel Cells," in ''Energy: Physical, Environmental, and Social Impact'', 3rd ed. San Francisco, CA, U.S.A.: Pearson, 2006, pp. 98-99</ref>

Une autre façon de produire de l'hydrogène provient de l'[[énergie nucléaire]]. Pendant les périodes creuses (lorsque le [[réseau électrique]] n'a pas besoin d'autant d'électricité), les [[centrale nucléaire|centrales nucléaires]] peuvent utiliser leur électricité pour produire de l'hydrogène. La [[chaleur]] générée par le [[réacteur nucléaire]] peut également être utilisée pour la production d'hydrogène. Les [[Cogénération|centrales à cycle combiné]] produisant à la fois de l'hydrogène et de l'électricité peuvent atteindre un rendement de 60 %.<ref>I. Hore-Lacy, "Hydrogen Production and Use," in ''Nuclear Energy in the 21st Century'', 2nd ed., London, UK: WNUP, 2011, ch.7, sec.2, pp.75-78</ref> De nombreux [[réacteurs nucléaires de génération IV]] sont en cours de conception dans le but de produire de l'hydrogène.

==Utilisation de piles à combustible==
[[File:VEPC.png|300px|thumb|Figure 2. Une configuration de véhicule à pile à combustible.<Ref>Wikimedia Commons. "Fuelcell" by Welleman, [Online], Available: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fuelcell.jpg#/media/File:Fuelcell.jpg</ref>]]

De nombreux pays consacrent d'énormes sommes d'argent au développement des piles à hydrogène. La combustion de [[produits pétroliers]] (ou de tout autre [[combustible fossile]]) produit de la [[pollution]] ; plus précisément, la combustion libère du [[dioxyde de carbone]] qui contribue au [[réchauffement planétaire]] et finalement au [[changement climatique|changement de climat]].<Ref name=hsw/>

Les utilisations des piles à combustible vont des grandes centrales électriques aux petits appareils tels que les [[téléphone cellulaire|téléphones cellulaires]] ou les ordinateurs portables.

===Dans les véhicules===
L'utilisation la plus prometteuse de l'hydrogène comme carburant (dans un avenir immédiat) est celle des véhicules - et il y a déjà des véhicules à hydrogène sur la route aujourd'hui. L'efficacité maximale théorique des piles à combustible à hydrogène est de 83 %, avec des rendements réalistes autour de 60 %.<ref name=wolf>R. Wolfson, "Toward a Hydrogen Economy?" in ''Energy, Environment, and Climate'', 2nd ed., New York, NY: W.W. Norton & Company, 2012, ch. 11, sec. 2, pp. 307-315</ref> Combinés à un [[moteur électrique]] d'un rendement de 90 %, les véhicules peuvent atteindre un rendement de 54 % avant de prendre en compte les autres [[pertes d'énergie]]. Ce rendement est environ 2 à 2,5 fois plus élevé que celui d'un véhicule à [[essence]] typique.

Ces types de véhicules font l'objet de nombreuses critiques, car beaucoup affirment que le coût de ces véhicules ne sera jamais réaliste. Le platine contenu dans les piles à combustible les a rendues chères, mais les progrès réalisés permettent de faire baisser les prix.<ref name=hsw/> La durabilité et la performance de ces systèmes, ainsi que l'infrastructure nécessaire pour les accueillir, sont également examinées de près.

==En savoir plus==
*[[Rendement thermique]]
*[[Hydrogène]]
*[[Véhicule à carburant alternatif]]
*[[Hydrogène comme devise énergétique]]
*Ou explorez une [[Special:Random|page au hasard]]

==Références==
{{reflist}}
[[en:fuel cell]]

Énergie des vagues océaniques

2022-08-11T18:01:01Z

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[[en:Energy from ocean waves]]
[[File:Pelamis_at_EMEC.jpg|400px|thumb|Figure 1.La machine prototype Pelamis dans les eaux côtières de l'Écosse. (2007).<ref>Wikimedia Commons [Online], Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4b/Pelamis_at_EMEC.jpg</ref>]]

<onlyinclude>La technologie a récemment été en mesure de commencer à exploiter l''''énergie des vagues de l'océan''', qui pourrait être une source d'[[énergie primaire]] très prometteuse.</onlyinclude> Quiconque a été sur une plage avec de grandes [[vague]]s a une idée de leur [[puissance]] brute, et cette puissance peut être [[transformations d'énergie|transformée]] en [[électricité]]. Les vagues sont causées par le [[vent]] soufflant sur les océans, où l'[[énergie cinétique]] du vent est transférée à l'[[eau]]. Cette [[énergie]] peut s'accumuler progressivement sur de longues distances et peut être exploitée plus près des côtes.<Ref name=boyle>B. Everett, G. Boyle, S. Peake and J. Ramage, "Wave power," in ''Energy Systems and Sustainability'', 2nd ed., Oxford, UK: Oxford, 2013, ch.14, pp.608</ref>

Divers dispositifs ont été développés au cours des dernières décennies, l'un d'entre eux étant le Pelamis, comme le montre la figure 1. Il est placé face aux vagues qui arrivent et se plie en réponse à leur contact. La flexion est contrée par l'[[énergie hydraulique|des dispositifs hydrauliques]] qui pompent un [[fluide]] à haute pression à travers des moteurs hydrauliques. Le [[fluide]] à haute pression est pompé dans des moteurs hydrauliques, qui entraînent des [[générateur électrique|générateurs électriques]]. L'électricité produite est ensuite acheminée vers le rivage et peut fournir du courant à ceux qui y vivent.<ref name=boyle/> Elle pourrait également être [[transmission électrique|transmise]] à l'intérieur des terres, alimentant efficacement un petit pays côtier ou les villes voisines.

Trois d'entre eux ont été mis à l'essai en 2008 près des côtes du Portugal. Ils mesuraient 180 [[mètre]]s de long et étaient composés de 4 unités, chacune d'une puissance de 750 [[watt|kilowatts]] avec un [[facteur de capacité]] estimé à 25-40 %.<Ref name=boyle/>

==Références==
{{Reflist}}[[Category:Uploaded]]

Force de marée

2022-08-11T18:01:01Z

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[[category:Finit]]
[[en:Tidal force]]
<onlyinclude>La '''force de marée''' est une source d'énergie primaire qui peut être considérée comme un [[flux d'énergie]]. En fait, les animaux sur Terre profitent des marées depuis leur existence.</onlyinclude> Les humains ont utilisé l'[[énergie cinétique]] et [[énergie potentielle|potentielle]] des marées pour effectuer des [[travail|travaux]] pour eux, de l'utilisation des mouvements des marées pour le fonctionnement des moulins à la réduction de la main-d'œuvre nécessaire pour naviguer dans les baies et les estuaires. Cependant, la [[production d'électricité]] à partir des marées est relativement récente.

Les [[force]]s de marée sont des changements dans l'[[énergie potentielle gravitationnelle]] du [[Soleil]], de la Lune et de la Terre. Ces forces provoquent le mouvement périodique des mers qui crée un changement temporaire du niveau de l'[[eau]] variant selon l'endroit. En raison de la [[loi du carré inverse]], le côté de la Terre le plus proche du Soleil ou de la Lune subira une force plus puissante que les parties plus éloignées.<ref name=Ref1>Chris Mihos, Department of Astronomy, CWRU. (Accessed July 28, 2015). ''Gravitational Tides'' Available: http://burro.astr.cwru.edu/Academics/Astr221/Gravity/tides.html</ref> Ce changement temporaire de la [[force gravitationnelle]] est à l'origine des variations du niveau des mers.

==Soleil et Lune==
Il est intéressant de noter que le Soleil exerce une force gravitationnelle beaucoup plus puissante sur la Terre (environ 175 fois plus que celle de la Lune) mais a un effet plus limité sur les marées.<ref name =Ref2/> Cela s'explique par la [[loi du carré inverse]] - le diamètre de la Terre ne représente qu'une minuscule fraction de la distance totale entre le Soleil et la Terre, ce qui signifie que la différence de force gravitationnelle à travers la Terre ne varie que très légèrement.<ref name =Ref3>Keith Cooley. (Accessed July 28, 2015). ''The Moon and Tides'' [Online], Available: http://home.hiwaay.net/~krcool/Astro/moon/moontides </ref> D'autre part, la Lune est beaucoup plus proche que le Soleil, donc la différence de force gravitationnelle de la Lune sur la Terre est beaucoup plus grande. En fait, l'influence du Soleil sur les marées n'est que de 44 % de celle de la Lune.<ref name =Ref2>Hyperphysics. (Accessed July 28, 2015). ''Tidal Influences'' [Online] Available: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/tide.html</ref>

[[File:Maree.png|800px|thumb|center|Figure 1. Effets de marée du Soleil et de la Lune sur la Terre (pas à l'échelle).]]

===Informations supplémentaires sur les marées===
* Les marées peuvent avoir lieu une fois par jour ou deux fois par jour selon l'endroit où l'on se trouve sur la Terre.<ref name=Ref3/>
* Les marées de printemps et de mortes-eaux se répètent tous les 15 jours, et les marées déclinatoires dues à l'inclinaison de l'axe de la Terre se répètent tous les 14 jours, ce qui donne un rythme mensuel.<ref name=Ref2/>
* Le cycle global des marées se répète tous les 18,6 ans.<ref name=Ref3/>
* Cyclique mais répétable et régulier (contrairement au [[vent]])<ref name =Ref2/>
* Les forces gravitationnelles d'autres planètes sont ressenties sur Terre mais dans une mesure si faible qu'elles peuvent être ignorées sans risque !
* Des forces de marée existent entre d'autres planètes et leurs lunes. La force de marée entre Jupiter et Io crée de violents volcans sur Io. Pour plus d'informations à ce sujet, veuillez consulter [http://solarsystem.nasa.gov/planets/profile.cfm?Object=Jup_Io le site web de la NASA].

Pour une exploration plus approfondie des marées, veuillez voir [http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/tide.html#mtid HyperPhysics] et [http://oceanservice.noaa.gov/education/kits/tides/tides01_intro.html NOAA].

==En savoir plus==
*[[Énergie marémotrice]]
*[[Hydrolienne]]
*[[Force gravitationnelle]]
*[[Énergie cinétique]]
*[[Eau]]
*Ou explorez une [[Special:Au hasard|page au hasard]].

==Références==
{{reflist}}
[[Category:Uploaded]]

Pompe géothermique

2022-08-11T18:01:01Z

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[[Category:Done 2018-08-03]]
[[File:Geothermal_shilsholepointe.jpg|200px|thumb|Figure 1. Une pompe à chaleur géothermique dans un sous-sol, avec la boucle souterraine qui sort du mur.<Ref>Wikimedia Commons [Online], Available: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Geothermal_shilsholepointe.jpg#/media/File:Geothermal_shilsholepointe.jpg</ref>]]
<onlyinclude>Les '''pompes à chaleur géothermiques''' sont des technologies de [[chauffage]] et refroidissement des locaux. Elles extraient la [[chaleur]] du sol et sont très efficaces. Parfois, la source de cette chaleur est le [[soleil]] (qui réchauffe la surface et [[conduction thermique|conduit]] sous terre), et d'autres fois, la chaleur provient de l'[[énergie géothermique]]. Les pompes à chaleur géothermiques pompent littéralement la chaleur du sol dans un espace, souvent une maison. </onlyinclude> La chaleur peut être extraite de n'importe quelle [[température]], aussi froide soit-elle, cependant des températures plus chaudes entraînent un meilleur [[pompe à chaleur#Coefficient de performance|performance]].

Les pompes à chaleur géothermiques peuvent être installées dans le jardin d'une maison presque partout dans le monde, mais certains endroits sont mieux adaptés à leur utilisation. Par exemple, plus la température disponible sous terre est élevée pendant les mois d'hiver, moins la [[pompe à chaleur]] a besoin de [[travail]]ler.<Ref name=doe1>Department of Energy. (August 12, 2015). ''Geothermal Heat Pumps'' [Online], Available: http://energy.gov/energysaver/articles/geothermal-heat-pumps</ref>

L'un des avantages principaux de ces systèmes est qu'ils utilisent la [[chaleur]] déjà disponible qui est stockée dans la terre, de sorte que le chauffage ou le refroidissement d'une maison ne nécessite pas l'utilisation de [[gaz naturel]] ou de [[chauffage électrique]]. Les pompes à chaleur géothermiques tirent l'énergie nécessaire au chauffage du sol, contrairement aux systèmes classiques qui nécessitent la [[combustion]] de [[combustible fossile|combustibles fossiles]] ou l'utilisation d'électricité,<ref name=doe2>Department of Energy. (August 12, 2015). ''Geothermal Heat Pumps'' [Online], Available: http://energy.gov/eere/geothermal/geothermal-heat-pumps</ref> elles ont des coûts de combustible et des émissions de [[dioxyde de carbone]] plus faibles pendant le fonctionnement du système, ce qui sera examiné dans la section [[pompe à chaleur géothermique#Impacts environnementaux|sur les impacts environnementaux]] ci-dessous.

==Terminologie==
[[File:open_loop_system.gif|200px|thumb|Figure 2. Un système en boucle ouverte échange de l'eau avec la nappe phréatique.<Ref name = doe3>Department of Energy Heat & Cool - Geothermal heat pumps [Online, accessed August 28th, 2017.], Available: https://energy.gov/energysaver/geothermal-heat-pumps</ref>]]
[[File:closed_loop_system_vertical.gif|200px|thumb|Figure 3. Une pompe à chaleur géothermique dans un sous-sol, avec la boucle souterraine qui sort du mur.<Ref name = doe3/>]]

L'[[énergie géothermique]] provient [[coupe transversale de la Terre|de la Terre]], mais il faut atteindre une profondeur importante (10-20 [[mètre]]s ou plus) avant que la température commence à augmenter en réponse à la température interne de la Terre.<ref name=wolf>R. Wolfson, "Geothermal Heat Pumps" in ''Energy, Environment, and Climate'', 2nd ed., New York, NY: W.W. Norton & Company, 2012, ch. 8, sec. 4, pp. 214-218</ref> C'est pourquoi le terme '''pompe à chaleur géothermique''' peut être trompeur puisque la chaleur utilisée par ces pompes n'est pas nécessairement d'origine géothermique, mais provient plutôt du [[soleil]] ou de la chaleur stockée dans le sous-sol peu profond, et le terme '''source souterraine''' est souvent préféré.

===Systèmes en boucle ouverte et en boucle fermée===

Les systèmes en circuit ouvert, comme celui de la figure 2, puisent de l'eau dans le sous-sol ([[eau souterraine]]) et la remettent dans le sol (eau plus froide, dont la chaleur a été retirée), en utilisant la chaleur de l'eau pour chauffer la pièce. En revanche, les systèmes en circuit fermé, comme dans la figure 3, utilisent le même fluide de manière répétée, ce fluide ne se mélangeant jamais avec l'eau souterraine.

Les deux systèmes présentent des avantages et des inconvénients. Pour en savoir plus, consultez le site [https://www.rncan.gc.ca/energie/produits/categories/chauffage/thermopompes/geothermiques/16029 Ressources naturelles Canada].

==Utilisation==
Comme les systèmes en circuit fermé ne dépendent pas d'une source d'eau souterraine comme les autres systèmes d'énergie géothermique, ils peuvent être installés presque partout. Même si le prix d'installation peut être plus élevé que les technologies de chauffage concurrentes, leur performance compense ce coût en 5 à 10 ans.<Ref name=doe1/> Avec une durée de vie typique du système de 25 ans, et peu ou pas de besoin d'entretien tout au long de sa durée de vie,<Ref name=boyle/> ces systèmes entraînent généralement des économies de [[coût]]s.

Environ 50 000 de ces systèmes sont installés chaque année aux États-Unis, et plus de 3 millions sont installés actuellement dans plus de 70 pays du monde.<Ref name=iea>International Energy Agency. (Written 2010, accessed August 28, 2017). ''Renewable Energy Essentials: Geothermal'' [Online], Available: http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/Geothermal_Essentials.pdf</ref>

==Comment ils fonctionnent==

En hiver, les températures souterraines fournissent une source de chaleur constante, ce qui signifie qu'avec l'aide de l'électricité, une pompe à chaleur géothermique peut être utilisée pour le '''chauffage'''. En été, la chaleur de l'intérieur de la maison peut être évacuée par le sous-sol et les pompes peuvent être utilisées pour le '''refroidissement'''.

[[File:Geopompe.png|600px|center|thumb|Figure 4. La figure montre que l'air de la pièce circule dans le système et qu'on lui ajoute ou lui retire de la chaleur.<Ref>This image shows up on a number of websites, we couldn't figure out the original author, but took the image from Energyhomes.org's website 'What is a Geothermal Heat Pump', available: http://www.energyhomes.org/renewable-technology/howgeoworks.html [Online, accessed August 28th, 2017.]</ref> Cette chaleur est ensuite soit déposée (si l'air est plus chaud que souhaité) dans le sol. Si l'air est plus froid que souhaité, la chaleur est prélevée du sol.]]

Elles diffèrent des autres technologies d'[[énergie géothermique]], car elles acquièrent leur chaleur par [[conduction]] directe, alors que les [[centrales géothermiques]] acquièrent leur chaleur en pompant d'abord de l'eau chaude à la surface.<ref name=boyle>G. Boyle. ''Renewable Energy: Power for a Sustainable Future'', 2nd ed. Oxford, UK: Oxford University Press, 2004.</ref>

Pour obtenir la [[chaleur]] du sol, une boucle de tuyau fonctionnant comme un [[échangeur de chaleur]] est enterrée horizontalement ou verticalement, selon l'espace dont dispose l'utilisateur. Elle contient un fluide (soit de l'eau, soit un mélange eau-antigel) qui absorbe la chaleur en hiver ou la dissipe en été. Ce fluide circule jusqu'à la [[pompe à chaleur]], qui prend la chaleur du tuyau souterrain et l'utilise pour le chauffage en hiver, tandis qu'en été, elle prend la chaleur de la maison et la transfère sous terre.<ref name=doe1/>

Une expérience de 20 ans avec ces systèmes a montré que quelques [[watt|kilowatts]] de [[puissance thermique]] peuvent être extraits pendant la saison de chauffage, ce qui convient à l'échelle domestique.<Ref name=boyle/>

La vidéo ci-dessous montre le processus d'installation d'une pompe géothermique, ainsi que son fonctionnement.<Ref name=doe1/> Pour apprendre comment fonctionne la pompe à chaleur elle-même, '''visitez la page [[pompe à chaleur]]'''.

<html>
<iframe width="816" height="459" src="https://www.youtube.com/embed/y_ZGBhy48YI" frameborder="0" allowfullscreen></iframe></html>

==Impacts environnementaux==

Les pompes à chaleur géothermiques utilisent l'énergie de manière efficace, et sont souvent des systèmes rentables et propres. Elles consomment 25 à 50 % d'électricité en moins que les systèmes de chauffage et de refroidissement classiques, et pour chaque unité d'électricité, elles peuvent produire plus de ''trois'' unités de chaleur (un [[pompe à chaleur#Coefficient de performance|COP]] supérieur à 3).<Ref name=doe4>US Department of Energy. (August 12, 2015). ''Choosing and Installing Geothermal Heat Pumps'' [Online], Available: http://energy.gov/energysaver/articles/choosing-and-installing-geothermal-heat-pumps</ref>

Les [[émission]]s de CO<sub>2</sub> de ces systèmes peuvent être inférieures de 40 % à celles des autres systèmes de chauffage ou de climatisation. Mieux encore, si l'électricité est produite par une source d'[[énergie renouvelable]], comme les [[panneau solaire|panneaux solaires]] d'une maison, les émissions de [[gaz à effet de serre]] sont nulles pendant le fonctionnement du système (cependant, il y a bien des GES associés à la fabrication, à l'installation, au déclassement, etc.)<ref name=boyle/>

Même si l'électricité n'est pas toujours produite à partir d'une source sans GES, les émissions associées aux pompes à chaleur géothermiques sont presque toujours inférieures à celles des systèmes de chauffage et de refroidissement classiques. Les pompes à chaleur géothermique produisent toujours moins d'émissions de dioxyde de carbone que les [[climatiseur]]s, les chaudières à mazout et les appareils de chauffage électrique, mais les appareils de chauffage au gaz naturel peuvent être plus propres selon la source d'approvisionnement en électricité locale (par exemple, l'électricité provenant de l'utilisation du [[charbon]]).<ref>J Hanova and H Dowlatabadi. (August 12, 2015). ''Strategic GHG reduction through the use of ground source heat pump technology'' [Online], Available: http://iopscience.iop.org/1748-9326/2/4/044001/pdf/erl7_4_044001.pdf</ref>

==Références==
{{reflist}}[[Category:Uploaded]]

Hypoxie

2022-08-11T18:01:01Z

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[[Category: Finit]]
[[en:Hypoxia]]
<onlyinclude>L''''hypoxie''' signifie simplement une faible teneur en [[oxygène]]. Cela peut s'appliquer à un manque d'oxygène dans l'[[air]], mais dans le contexte de l'[[hydroélectricité]], l'hypoxie fait référence à de faibles concentrations d'oxygène dissous dans l'eau. Un cas extrême d'hypoxie est l''''anoxie''', lorsqu'il n'y a pas d'oxygène. Lorsqu'il y a une faible concentration d'oxygène dans l'[[eau]], cela pose un problème pour les écosystèmes qui dépendent de cette eau. L'eau qui manque d'oxygène est appelée eau hypoxique.<ref>USGS. (August 21, 2015). ''Hypoxia Definition'' [Online]. Available: http://toxics.usgs.gov/definitions/hypoxia.html</ref> En général, les eaux hypoxiques ont des concentrations en oxygène dissous inférieures à 2 ou 3 [[ppm]].</onlyinclude><ref name="RE1">US EPA. (August 20, 2015). ''Hypoxia 101'' [Online]. Available: http://water.epa.gov/type/watersheds/named/msbasin/hypoxia101.cfm</ref> Lorsque de grandes étendues d'eau deviennent hypoxiques, elles ne peuvent pas maintenir la vie et sont connues comme des zones mortes.<ref name="RE2">NOAA. (August 20, 2015). ''Hypoxia'' [Online]. Available: http://oceanservice.noaa.gov/hazards/hypoxia/</ref> Même si les poissons vivent sous l'eau, ils ont encore besoin d'oxygène pour survivre.

Une zone hypoxique particulièrement inquiétante est le Golfe du Mexique, qui est la zone morte la plus vaste des États-Unis.<ref name="RE2"/> Chaque été, l'eau douce du Mississippi, chargée en nutriments, se déverse dans le golfe. L'eau douce est moins [[densité|dense]] et reste au-dessus de l'eau du golfe, ce qui entraîne une stratification. Cela empêche l'eau de surface, riche en oxygène, de se mélanger à l'eau dépourvue d'oxygène en bas, créant ainsi des conditions d'hypoxie.<ref name="RE1"/>

[[File:Hypoxie.png|780px|framed|center|Figure 1. Une carte montrant les zones hypoxiques dans le monde. Les zones hypoxiques sont représentées par des points rouges, tandis que les zones eutrophes (expliquées ci-dessous) sont représentées par des points jaunes. Les zones de récupération sont en vert.<ref>Eutrophication&Hypoxia. (August 20, 2015). ''World Eutrophic and Hypoxic Coastal Areas'' [Online]. Available: https://www.flickr.com/photos/48722974@N07/5555377863</ref>]]

==Causes==
La quantité d'oxygène dans une masse d'eau varie naturellement en raison de l'apport d'oxygène de l'atmosphère et de divers procédés biologiques et [[chimiques]]. La réduction de la concentration en oxygène peut résulter de la ''stratification'', c'est-à-dire du processus par lequel de l'eau douce moins dense se dépose sur l'eau de mer plus lourde. L'absence de mélange réduit la circulation de l'oxygène dans les couches inférieures, ce qui crée des conditions d'hypoxie profonde.<ref name="RE2"/>

Cependant, l'hypoxie est le plus souvent le résultat de facteurs d'origine humaine.<ref name="RE2"/> Par exemple, si un excès de nutriments est introduit dans l'eau - en particulier, un excès d'[[azote]] ou de [[phosphore]] - l'eau peut devenir hypoxique. L'introduction de ces nutriments se produit dans un processus appelé [[eutrophisation]], où un excès de nutriments est introduit dans un système et favorise la croissance des [[algue]]s. L'hypoxie se produit lorsque les algues meurent et se décomposent, car le processus de décomposition consomme de l'oxygène. Il en résulte un appauvrissement des niveaux d'oxygène dans l'eau. Il existe plusieurs sources d'excès de nutriments, notamment:<ref name="RE1"/>
* Engrais provenant de l'agriculture, des terrains de golf et des pelouses de banlieue
* Érosion des sols riches en nutriments
* Rejets des stations d'épuration des eaux usées
* Dépôt d'[[oxygène atmosphérique]]

==Hydroélectricité==
Étant donné que les [[centrale hydroélectrique|centrales hydroélectriques]] agissent comme une obstruction de la rivière, ces barrages affectent le débit et la [[qualité]] de l'eau. En particulier, ces centrales peuvent modifier les niveaux normaux d'oxygène dissous dans les rivières. Les eaux détournées par une installation hydroélectrique ont tendance à être moins riches en oxygène dissous que le reste de l'écosystème et sont par conséquent hypoxiques. Lorsque cette eau hypoxique est rejetée en aval, elle réduit la teneur d'oxygène dans le reste de la rivière. Cela menace la vie aquatique sous le barrage. Pour cette raison, des systèmes de surveillance de l'oxygène dissous sont installés pour s'assurer que les niveaux d'oxygène en dessous et au-dessus du barrage sont relativement similaires.<ref name="RE3">Fundamentals of Environmental Measures. (August 21, 2015). ''Monitoring Dissolved Oxygen at Hydropower Facilities'' [Online]. Available: http://www.fondriest.com/environmental-measurements/environmental-monitoring-applications/monitoring-dissolved-oxygen-hydropower-facilities/</ref>

Les installations du type « retenue d'eau » ont tendance à poser des problèmes parce qu'elles créent un [[réservoir]]. Dans ces eaux calmes, il est facile pour l'eau de se stratifier et de créer deux [[environnement]]s. La strate inférieure est souvent hypoxique en raison d'une mauvaise aération.<ref name="RE3"/> Cette eau dépourvue d'oxygène est ensuite rejetée en aval.

==Impacts environnementaux==
L'oxygène existe naturellement dans l'eau et est extrêmement important pour la vie aquatique. L'oxygène peut pénétrer dans l'eau de façon naturelle par divers mécanismes, le plus fréquent étant le processus par lequel l'oxygène atmosphérique se dissout et se mélange à la surface de l'eau. De plus, la présence de quantités modérées d'algues entraîne une libération d'oxygène et sa dissolution dans l'eau pendant la photosynthèse. Enfin, les rivières rapides mélangent l'air à l'eau par un processus d'aération.<ref>Chesapeake Bay Program. (September 2, 2015). ''Dissolved Oxygen'' [Online]. Available: http://www.chesapeakebay.net/discover/bayecosystem/dissolvedoxygen</ref>

Comme on pouvait s'y attendre, l'appauvrissement de l'oxygène dans l'eau n'est pas favorable aux écosystèmes qui dépendent de cette eau. Les effets directs de l'hypoxie comprennent la mort de nombreux animaux aquatiques, dont les poissons, les moules ou les crabes. Bien que cela semble contraire à l'intuition, les poissons et autres organismes aquatiques se noient s'il n'y a pas d'oxygène adéquat dans l'eau. Malgré le fait qu'ils passent leur vie dans l'eau, les poissons absorbent l'oxygène dissous dans l'eau en faisant passer cette eau par leurs branchies. S'il n'y a pas d'oxygène adéquat dans l'eau, ils ne peuvent pas en obtenir d'oxygène et suffoquent. En général, l'hypoxie diminue la durée de vie dans les zones hypoxiques. De plus, l'hypoxie réduit la capacité des jeunes poissons de trouver la nourriture et l'habitat nécessaires pour grandir et devenir adultes. Ainsi, les réserves de poissons peuvent être réduites ou devenir moins stables. De ce fait, tous les animaux qui dépendent des poissons pour la nourriture seraient affectés et probablement forcés à se déplacer ou à mourir de faim.<ref name="RE1"/>

==Références==
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Charge hydraulique

2022-08-11T18:01:00Z

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[[category:Finit]]
[[en:Hydraulic head]]
<onlyinclude>La '''charge hydraulique''' est une valeur qui mesure la quantité d'énergie mécanique disponible dans l'eau d'une rivière, d'un ruisseau ou même d'un lac. La charge hydraulique est équivalente au niveau de l'eau dans un plan d'eau statique (non coulant).</onlyinclude><ref name=boyle>G. Boyle. ''Renewable Energy: Power for a Sustainable Future'', 2nd ed. Oxford, UK: Oxford University Press, 2004.</ref> Dans sa forme la plus simple, la charge hydraulique est une mesure de la hauteur d'une colonne d'eau statique au-dessus d'un point arbitraire, généralement exprimée en [[mètre]]s (ou [[pied]]s aux États-Unis). Plus le niveau d'eau ou la charge hydraulique est élevé, plus d'[[énergie]] l'eau possède à un endroit spécifique.<ref name="RE1">Turbine Generator. (August 31, 2015). ''Hydraulic Head'' [Online]. Available: http://turbinegenerator.org/hydro/hydroelectric-power/hydraulic-head</ref>

Dans une installation hydroélectrique, la quantité d'énergie captée dépend de la différence entre le niveau de l'eau dans le [[réservoir hydroélectrique]] en amont du barrage et le niveau de l'[[eau en aval]] du [[barrage hydroélectrique]]. C'est ce qu'on appelle '''différence de charge hydraulique''', représentant la quantité d'énergie qui peut être transformée en électricité par les turbines et générateurs. Des calculs plus détaillés montrent que ce n'est pas seulement la différence de hauteur de l'eau qui détermine la quantité d'énergie exploitable, mais qu'il existe une variété de pertes appelées '''pertes de charge''' qui résultent du frottement dans les tuyaux. Lorsque les pertes de charge sont prises en compte, la quantité réelle d'énergie exploitable est réduite. Cette valeur réduite de la charge hydraulique avec les pertes prises en compte est appelée '''[[charge effective]]'''.

L'eau du réservoir, qui se trouve à une plus grande altitude, possède plus d'[[énergie potentielle gravitationnelle]] parce qu'elle se trouve à une position verticale plus élevée que le [[canal de fuite]]. L'énergie utilisée pour produire de l'électricité en déplaçant les turbines provient de l'utilisation de l'énergie potentielle gravitationnelle de l'eau du réservoir lorsqu'elle descend dans les conduites forcées. L'utilisation de l'[[équation de Bernoulli]] peut aider à illustrer ce processus. Dans l'ensemble, la charge hydraulique est une façon de représenter l'énergie stockée d'un [[fluide]] - en l'occurrence, de l'eau - par unité de poids.

[[File:Charge hydro.png|400px|framed|center|Figure 1. Un schéma étiqueté d'une centrale hydroélectrique, comprenant la charge hydraulique.<ref>Wikimedia Commons. (August 31, 2015). ''Hydroelectric Dam'' [Online]. Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/57/Hydroelectric_dam.svg/2000px-Hydroelectric_dam.svg.png</ref>]]

La valeur de la charge hydraulique est utilisée dans l'[[équation de la puissance hydroélectrique]] pour déterminer la [[puissance disponible]] d'un [[installation hydroélectrique|système hydroélectrique]]. Elle est l'un des composants principaux de cette équation, représentée par :<ref name=boyle/>

<center><math>P = \rho Q g \Delta h</math></center>

où :

*<math>P</math> est la quantité de [[puissance]] calculée, mesurée en [[joule]]s par [[seconde]] (J/s), également appelée [[watt]] (W).
*<math>\Delta h</math> est la différence de charge hydraulique sur le barrage ou la turbine, exprimée en mètres (m).
*<math>ρ</math> est la [[densité]] du fluide, mesurée en [[kilogramme]]s par unité de [[volume]] (kg/m<sup>3</sup>).
*<math>Q</math> est la [[décharge hydroélectrique]] volumétrique (le [[débit]]) du fluide, mesurée en volume par unité de temps (m<sup>3</sup>/s).
*<math>g</math> est l'[[accélération due à la gravité]], mesurée en mètres par seconde (m/s).

Notez que plus grande est la différence de charge dans l'expression ci-dessus, plus forte est l'énergie mécanique potentielle de l'eau dans un réservoir.

==Classifications==
Il existe trois grandes classifications de barrages basées sur les différences de charge hydraulique : élevée, moyenne et basse. Les caractéristiques de ces types sont décrites ci-dessous.

===Charge élevée===
Les différences de charge de 100 mètres ou plus sont considérées comme des charges élevées. Dans ce type de centrale, l'eau qui traverse la turbine provient d'une élévation nettement supérieure, ce qui signifie que le système requiert un plus faible volume d'eau pour produire une quantité d'énergie équivalente.<ref name=boyle/> En général, ces systèmes nécessitent également des turbines plus petites, car il y a moins d'eau qui circule à travers la turbine.

En plus d'une turbine plus petite, il est nécessaire d'utiliser une conduite forcée plus longue pour guider l'eau vers le bas à partir du réservoir à haute altitude. En général, les grandes installations hydroélectriques ont une charge élevée ou moyenne.<ref name="RE1"/>

===Charge moyenne===
Les systèmes à charge moyenne présentent généralement des différences de charges entre 10 et 100 mètres. La conduite forcée d'un barrage à charge moyenne est légèrement plus courte que celle d'un barrage à charge élevée, car le dénivelé est moins prononcé. Ce type de [[barrage hydroélectrique|barrage]] repose à la fois sur un volume d'eau significatif qui circule et sur son dénivelé considérable.

===Charge basse===
Les barrages à faible charge sont généralement classés comme des systèmes présentant des différences de charge d'environ 10 mètres ou moins. Les turbines hydroélectriques à faible charge sont généralement utilisées dans des installations telles que les systèmes au fil de l'eau, où la rivière coule et où le dénivelé est faible.<ref name="RE1"/>

Ces systèmes à faible charge transportent généralement de grands volumes d'eau et nécessitent, donc, des turbines plus larges pour convertir efficacement l'énergie de l'eau en [[électricité]]. Dans ces installations, un grand barrage n'est pas nécessaire pour bloquer l'eau car il y a très peu de stockage d'eau.<ref name=boyle/>

==Pertes de charge==
La différence de hauteur entre le réservoir d'eau et le [[canal de fuite]] d'une installation hydroélectrique est appelée '''charge brute'''. Elle détermine la quantité maximale d'énergie qui peut être produite. Cependant, des pertes d'énergie se produisent lorsque l'eau se déplace dans les tuyaux en raison du frottement, ce qui réduit le taux réel de la production d'énergie. Ces pertes réduisent la charge globale et donnent un chiffre appelé '''charge effective''' ou '''charge nette'''. La charge effective est égale à la charge brute moins la somme de toutes les pertes de charge.<ref name=boyle/> Les pertes de charge se produisent dans toutes les installations hydroélectriques et sont classées comme pertes de charge majeures et mineures. Ces pertes de charge sont mesurées, calculées et exprimées de la même manière que la charge hydraulique, c'est-à-dire en mètres de hauteur d'eau équivalente. Dans ce cas, il faut soustraire la quantité de puissance perdue par la charge de la puissance brute globale pour obtenir la puissance nette réelle que l'on peut obtenir. L'équation peut être présentée comme suit :

<center><math>P_{nette} = P_{brute} - P_{perdue}</math></center>

Les types de pertes de charge comprennent :<ref name="RE2">The Engineering Toolbox. (August 31, 2015). ''Total Pressure or Head Loss in Pipe or Duct Systems'' [Online]. Available: http://www.engineeringtoolbox.com/total-pressure-loss-ducts-pipes-d_625.html</ref>
* '''Pertes de charge majeures''' : les pertes de charge majeures résultent principalement du frottement dans les tuyaux et se produisent sur de grandes longueurs de tuyaux, comme dans la conduite forcée.
* '''Pertes de charge mineures''' : Les pertes de charge mineures proviennent de tout autre endroit que le frottement dans les tuyaux. En fait, des pertes mineures se produisent chaque fois que le tuyau se courbe ou que la vitesse de l'eau change.

Malgré leurs noms, les pertes de charge majeures ne sont pas toujours supérieures aux pertes de charge mineures - c'est simplement la combinaison des pertes de charge mineures et majeures qui est importante pour déterminer la puissance nette d'une centrale hydroélectrique.<ref name="RE2"/>

==Références==
{{reflist}}
[[Category:Uploaded]]

Installation hydroélectrique

2022-08-11T18:01:00Z

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[[category:371 topics]]
[[category: 371 third midterm]]
[[category:Finit]]
[[en:Hydroelectric facility]]
<onlyinclude>Une '''installation hydroélectrique''' est un type particulier de [[centrale]] qui utilise l'[[énergie]] de l'[[eau]] tombante ou coulante pour [[production d'électricité|produire de l'électricité]]. Pour ce faire, elles dirigent l'eau vers une série de [[turbine hydraulique|turbines]] qui convertissent l'[[énergie potentielle]] et l'[[énergie cinétique]] de l'eau en mouvement de rotation de la turbine.</onlyinclude> La turbine est ensuite attachée à un [[générateur]], et son mouvement est utilisé pour produire de l'électricité. L'[[hydroélectricité]] fournit au monde environ 16 % de la production totale d'[[énergie]] électrique.<ref name=wolfson>R. Wolfson. ''Energy, Environment and Climate'', 2nd ed. New York, U.S.A.: Norton, 2012</ref> Parmi les plus grands producteurs on compte la Chine, le Canada et le Brésil.<ref>Abhishek Shah. (September 3, 2015). ''List of World’s Largest Hydroelectricity Plants and Countries – China Leading in building Hydroelectric Stations'' [Online]. Available: http://www.greenworldinvestor.com/2011/03/29/list-of-worlds-largest-hydroelectricity-plants-and-countries-china-leading-in-building-hydroelectric-stations/</ref> Voir la [[production mondiale d'électricité]] pour en savoir plus sur la quantité d'électricité produite par les centrales hydroélectriques dans différents pays.

Le schéma d'une installation [[hydroélectricité|hydroélectrique]] conventionnelle est présenté ci-dessous.

[[File:Installation hydro.png|780px|center|thumb|Figure 1. Un diagramme montrant les composants principaux d'une installation hydroélectrique conventionnelle.<ref>Wikimedia Commons. (September 3, 2015). ''Hydroelectric Plant'' [Online]. Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/57/Hydroelectric_dam.svg/2000px-Hydroelectric_dam.svg.png</ref>]]

==Types d'installations==
{| class="wikitable floatleft"
|-
! Classification !! Capacité
|-
| Grande || > 100 MW
|-
| Moyenne || 15 - 100 MW
|-
| Petite || 1 - 15 MW
|-
| Mini || 100 kW - 1 MW
|-
| Micro || 5 - 100 kW
|-
| Pico || ~ 200 W - 5 kW
|}

Il existe des installations hydroélectriques conventionnelles et non conventionnelles. Les installations hydroélectriques conventionnelles - le type le plus courant - reposent sur une différence de [[charge|charge hydraulique]] des [[barrage hydroélectrique|barrages]] créés par l'être humain et les obstructions. Deux types de systèmes considérés comme conventionnels sont des barrages hydroélectriques et des [[barrage de marée|barrages de marée]]. Les techniques de génération non conventionnelles reposent généralement sur une [[décharge hydroélectrique]] ou un petit différentiel de charge. Quelques exemples d'installations hydroélectriques non conventionnelles sont des [[centrale de basse chute|centrales de basse chute]], des [[système au fil de l'eau|systèmes au fil de l'eau]], des [[micro-hydroélectrique|centrales installées dans le cours d'eau]] et des [[centrale marémotrice cinétique|centrales marémotrices cinétiques]].

Chaque type de production hydroélectrique possède une classification de sortie qui y est associée en fonction de sa capacité. Les types sont présentés dans le tableau à gauche.<ref>IPCC. (September 3, 2015). ''Chapter 5 - Hydropower'' [Online]. Available: www.ipcc.ch/pdf/special-reports/srren/drafts/SRREN-FOD-Ch05.pdf</ref>

==Composants et fonctionnement==
De nombreux facteurs différents sont pris en compte lors de la conception d'une installation hydroélectrique, mais la plupart d'entre eux ont les mêmes composants fondamentaux et fonctionnent de la même manière générale. Ces composants et leur fonction sont décrits ci-dessous.
===Réservoir===
:: [[réservoir hydroélectrique|''article principal'']]
Un [[réservoir hydroélectrique]] est une collection d'eau retenue par un barrage hydroélectrique. Cette eau possède une quantité déterminée d'énergie potentielle car elle est maintenue au-dessus du [[canal de fuite]] du barrage, et l'énergie potentielle est utilisée pour produire de l'électricité. La hauteur de l'eau dans le réservoir est connue sous le nom de « charge hydraulique » et représente l'un des facteurs principaux aidant à déterminer la quantité d'électricité qui peut être produite. Plus l'eau est haute, plus elle possède d'énergie potentielle, et donc plus d'électricité peut être produite.<ref name=miss>Missouri Botanical Garden. (September 3, 2015). ''Hydroelectric Power'' [Online]. Available: http://www.mbgnet.net/fresh/rivers/dams.htm</ref>
===Barrage===
:: [[barrage hydroélectrique|''article principal'']]
Un barrage hydroélectrique est une grande structure artificielle construite pour contenir une certaine masse d'eau.<ref name=miss/> Le but d'un barrage hydroélectrique consiste à fournir un endroit pour convertir l'énergie potentielle et cinétique de l'eau en [[énergie électrique]], en utilisant une turbine et un générateur. Les barrages sont des lieux où l'eau est retenue et rejetée de manière contrôlée sur les turbines, fournissant un espace où les [[transformation énergétique|transformations énergétiques]] se produisent.<ref>BrightHub Engineering. (September 3, 2015). ''How a Hydroelectric Dam Works'' [Online]. Available: http://www.brighthubengineering.com/building-construction-design/42794-how-does-a-hydroelectric-dam-work/</ref> Les barrages typiques créent un réservoir où l'eau est stockée à une hauteur donnée. Cette hauteur et la vitesse à laquelle l'eau tombe du réservoir sur les turbines déterminent la quantité d'[[électricité]] qui peut être produite.

===Conduite forcée===
:: [[conduite forcée|''article principal'']]
Les [[conduite forcée|conduites forcées]] sont des tuyaux ou de longs canaux qui transportent l'eau du réservoir hydroélectrique vers les turbines à l'intérieur d'une centrale électrique.<ref>G. Boyle. ''Renewable Energy: Power for a Sustainable Future'', 2nd ed. Oxford, UK: Oxford University Press, 2004.</ref> Généralement, ce sont des tuyaux en [[acier]] à travers lesquels l'eau est forcée sous haute [[pression]]. Elles jouent un rôle vital dans une installation hydroélectrique, permettant à l'eau de se déplacer vers la turbine. Des grilles ou des filtres peuvent être fixés aux extrémités des conduites forcées pour retenir de gros débris tels que les branches. Cela garantit que les débris ne peuvent pas pénétrer dans le canal et le bloquer.<ref>WiseGeek. (September 3, 2015). What is a Penstock? [Online]. Available: http://www.wisegeek.com/what-is-a-penstock.htm</ref> La quantité d'eau qui est autorisée à circuler dans une conduite forcée peut être contrôlée avec une écluse, qui n'est qu'une porte qui peut être élevée et abaissée pour augmenter ou diminuer la quantité d'eau circulant dans les conduites forcées.

===Turbines===
:: [[turbine hydraulique|''article principal'']]
Les turbines hydrauliques sont des appareils utilisés dans les centrales hydroélectriques qui transfèrent l'énergie de l'eau en mouvement vers un arbre rotatif pour produire de l'électricité. La chute d'eau sur les pales fait tourner les turbines. Le type de turbine sélectionné pour un projet hydroélectrique donné dépend de la hauteur du [[stockage d'eau]] - connu sous le nom de « charge hydraulique » - et du [[volume]] d'eau qui circule, appelé « débit ». L'[[efficacité]] et le coût sont également des facteurs à prendre en considération.<ref>BrightHub Engineering. (September 3, 2015). What are Hydraulic Turbines? [Online]. Available: http://www.brighthubengineering.com/fluid-mechanics-hydraulics/26551-hydraulic-turbines-definition-and-basics/</ref>

==Efficacité==
L'énergie de l'eau en mouvement constitue de l'[[énergie mécanique]] pure, l'une des formes d'énergie de la plus haute qualité. Donc, en théorie, puisqu'il s'agit de l'énergie de si haute qualité, elle peut être convertie en énergie électrique avec une efficacité de près de 100%, car il n'y a pas d'[[énergie thermique]] impliquée (et donc la [[deuxième loi de la thermodynamique]] ne doit pas être prise en compte). Cependant, il y a encore des pertes mineures d'énergie associées au [[frottement]] et aux inefficacités lors du transport d'électricité (en raison des facteurs tels que la [[résistance]] dans les [[fil]]s). Dans l'ensemble, cela signifie que l'hydroélectricité peut être convertie en électricité avec des rendements supérieurs à 90%.<ref name=wolfson/>

==En savoir plus==
Pour plus d'informations, veuillez consulter les pages connexes ci-dessous:
* [[Énergie hydroélectrique]]
* [[Hydroélectricité]]
* [[Cycle hydrologique]]
* [[Impacts environnementaux de l'hydroélectricité]]
* [[Défaillances de barrage]]

==Références==
{{reflist}}[[Category:Uploaded]]

Barrage hydroélectrique

2022-08-11T18:01:00Z

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[[en:Hydroelectric dam]]
[[File:Ingur_Hydroelectric_Power_Station.jpg|360px|thumb|right|Figure 1. Barrage hydroélectrique d'Ingur.<ref>Wikimedia Commons. (August 31, 2015). ''Ingur Hydroelectric Facility'' [Online]. Available: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ingur_Hydroelectric_Power_Station.jpg</ref>]]
<onlyinclude>Un '''barrage hydroélectrique''' est l'un des principaux composants d'une [[installation hydroélectrique]]. Un barrage est une grande structure artificielle construite pour contenir une certaine masse d'[[eau]].</onlyinclude> En plus d'être construits dans le but de produire d'[[énergie hydroélectrique]], les barrages sont créés pour contrôler le débit des rivières et réguler les [[inondation]]s.<ref name="re1">Missouri Botanical Garden. (August 31, 2015). ''Hydroelectric Power'' [Online]. Available: http://www.mbgnet.net/fresh/rivers/dams.htm</ref> Dans certaines rivières, des barrages de petite taille, appelés [[déversoir]]s, sont construits pour contrôler et mesurer le débit de l'eau.

Les barrages sont un type d'[[ouvrage de retenue]], c'est-à-dire des structures construites pour créer de grandes masses d'eau stagnantes appelées [[réservoir hydroélectrique|réservoirs]]. Ces réservoirs peuvent être utilisés pour l'irrigation, la [[production électrique|génération électrique]] ou l'approvisionnement en eau. Ces structures sont construites sur le lit des rivières et retiennent l'eau, élevant ainsi le niveau de l'eau. Des digues peuvent être construites le long du barrage pour en augmenter l'efficacité en empêchant l'eau de quitter le réservoir par des voies secondaires.<ref>Hydro Quebec. (September 1, 2015). ''Retaining Structures'' [Online]. Available: http://www.hydroquebec.com/learning/hydroelectricite/ouvrages-retenue.html</ref>

Les barrages varient de structures relativement petites à des structures extrêmement grandes. Le barrage le plus haut des États-Unis est situé près d'Oroville, en Californie, et mesure 230 [[mètre]]s de haut et 1,6 [[kilomètre]]s de large.<ref name="re1"/> Le plus grand barrage du monde est le barrage Jinping sur la rivière Yalong en Chine, qui mesure 305 mètres de haut. Au Canada, il y a plus de 10 000 barrages, dont 933 sont classés dans la catégorie des grands barrages.<ref>Canadian Dam Association. (December 29, 2015). ''Dams in Canada'' [Online]. Available: http://www.imis100ca1.ca/cda/main/dams_in_canada/dams_in_canada/cda/dams_in_canada.aspx?hkey=2f98be19-d947-4aa2-9b2e-16a5202fe919</ref> Le plus haut barrage du Canada est le barrage Mica, sur le fleuve Columbia, qui s'élève à 243 mètres. Un autre barrage canadien remarquable est le barrage W.A.C Bennett sur le fleuve Peace, remarquable pour son grand volume de réservoir de 7,4 x 10<sup>9</sup> mètres cubes et sa hauteur de 190,5 mètres.

==Construction==
La construction de ces barrages est difficile et demande beaucoup de travail. Avant le début de la construction, l'eau est détournée ou empêchée de circuler sur le site de construction. Lorsque l'eau est détournée, la zone de fondation est nettoyée, excavée et la roche ou les sédiments qui serviront de fondation sont réparés et jugés solides. Cela permet de s'assurer que la roche ou les sédiments ne se déplaceront pas ou ne céderont pas sous l'effet de la charge du barrage et du réservoir. Des supports connus sous le nom de ''boulons de roche'' peuvent être utilisés pour renforcer la fondation. Au-dessus du barrage, des boulons à rocher et des filets peuvent être utilisés pour empêcher les roches de tomber sur le barrage. Des coffrages sont ensuite construits le long des bords du barrage, des barres d'armature sont placées à l'intérieur et le béton est pompé. Cette opération s'effectue par sections, et le béton est coulé petit à petit sous forme de blocs. Une fois qu'une partie suffisante du barrage est construite, on laisse le réservoir se remplir d'une manière très contrôlée. Le barrage est surveillé pendant ce processus. D'autres structures qui rendent le barrage opérationnel sont ensuite ajoutées.<ref>Made How. (September 1, 2015). ''How Concrete Dams are Made'' [Online]. Available: http://www.madehow.com/Volume-5/Concrete-Dam.html</ref>

==Opération==
Les barrages ne sont qu'un élément d'une installation hydroélectrique complète, mais ils constituent un élément majeur et visible du système. Le but d'un barrage hydroélectrique est de fournir un endroit où convertir l'[[énergie potentielle]] et l'[[énergie cinétique]] de l'eau en [[énergie électrique]] à l'aide d'une [[turbine]] hydraulique et d'un [[générateur]]. Les barrages sont le lieu où l'eau est retenue et libérée de manière contrôlée par des turbines hydrauliques, ce qui permet de transformer l'[[énergie]] mécanique de l'eau en énergie électrique.<ref name="RE2">BrightHub Engineering. (September 1, 2015). ''How a Hydroelectric Dam Works'' [Online]. Available: http://www.brighthubengineering.com/building-construction-design/42794-how-does-a-hydroelectric-dam-work/</ref>

Les barrages typiques fonctionnent pour créer un réservoir où l'eau est stockée à une hauteur donnée. Cette hauteur et la vitesse à laquelle l'eau s'écoule du réservoir à travers les turbines déterminent la quantité d'[[électricité]] qui peut être produite. Celle-ci peut être calculée à l'aide de l'[[équation de la puissance hydroélectrique]]. Plus la hauteur du barrage augmente, plus la quantité d'électricité produite augmente également. Au sommet du barrage se trouve une vanne qui sert à bloquer ou à autoriser la libération de l'eau du réservoir. Cette vanne est ouverte ou fermée en fonction des besoins en électricité. Entre le sommet du barrage et les turbines se trouve une série de canaux appelés [[conduite forcée|conduites forcées]] qui guident l'eau vers le bas et contrôlent la pente de l'eau qui tombe pour assurer un [[rendement]] maximal du barrage. Enfin, les turbines peuvent être contenues dans la structure même du barrage, et c'est là que la conversion d'énergie a lieu. Une fois que l'eau a traversé les turbines, elle est relâchée dans un [[canal de fuite]] situé au bas du barrage et retourne dans la rivière.<ref name="RE2"/>

==Références==
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Éolienne en mer

2022-08-11T18:01:00Z

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[[en:offshore wind turbine]]
[[File:Barrow_Offshore_wind_turbines.jpg|300px|thumb|Figure 1. Éoliennes en mer.<Ref>Wikimedia Commons [Online], Available: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Barrow_Offshore_wind_turbines.jpg#/media/File:Barrow_Offshore_wind_turbines.jpg</ref>]]
<onlyinclude>Les '''éoliennes en mer''' fonctionnent en transformant l'[[énergie cinétique]] du [[vent]] au-dessus de l'[[eau]] en [[énergie cinétique de rotation]] qui est utilisée pour [[production électrique| produire de l'électricité]].</onlyinclude> Les turbines peuvent être installées à la fois dans les eaux océaniques et dans les lacs intérieurs et sont généralement d'environ 80-100 [[mètre]]s en hauteur avec un diamètre des pales de 20-50 mètres.<ref name=Ref1>Windustry (2012). (Accessed August 21, 2015). ''How Big are Wind Turbines?'' [Online] Available: http://www.windustry.org/resources/how-big-are-wind-turbines</ref>

==Types==
===Turbines à base fixe===
Les éoliennes à base fixe ont une conception similaire à celle des éoliennes terrestres dont la tour est construite à partir du sol. Les turbines à fond fixe sont limitées par la profondeur de l'eau car la tour de la turbine doit être construite dans le fond de la mer ; les turbines à fond fixe ne sont viables qu'à des profondeurs allant jusqu'à 50 mètres.<ref name=Ref3>T. Rowe (2013).
(Accessed August 21, 2015). ''Significance of Deep Water Report is Technological Advance in Offshore Wind'' [Online]. Available: http://www.ewea.org/blog/2013/08/significance-of-deep-water-report-is-technological-advance-in-offshore-wind/</ref> Les sites de construction appropriés sont relativement limités et risquent d'interférer avec d'autres industries telles que la navigation ou la pêche. Les turbines à base fixe sont actuellement la norme industrielle pour les parcs éoliens en mer.<ref name=Ref3/>

===Turbines flottantes===
Des recherches sont en cours sur le développement de turbines flottantes. Les turbines flottantes sont intéressantes car les sites de développement potentiels ne seraient plus limités aux eaux peu profondes. Les turbines flottantes pourraient être positionnées dans les zones où les vents sont les plus forts sans être limitées par la profondeur de l'eau.<ref name=Ref4>E. Harball (2013). (Accessed August 21, 2015). Will Ore. Test project bring offshore wind to the West Coast [Online]. Available: http://www.eenews.net/stories/1059988558</ref> In addition, some areas such as the Mediterranean and Arctic that are too deep to allow fixed-bottom turbine construction to be suitable for development.<ref name=Ref4/>

Le défi des turbines flottantes est de créer des structures capables de résister aux forces des vents violents et des vagues en pleine mer, sans fondation intégrée au fond de la mer. Le développement technologique se concentre actuellement sur l'amélioration de la sous-structure, c'est-à-dire la plate-forme flottante sur laquelle est construite la tour.<ref name=Ref5>EWEA (2013). (Accessed August 21, 2015). ''Deep Water'' [Online]. Available: http://www.ewea.org/fileadmin/files/library/publications/reports/Deep_Water.pdf</ref> La sous-structure doit être capable de maintenir la tour stable et verticale tout en restant au même endroit grâce à un système de câbles ancrés au fond de la mer.<ref name=Ref5/> À ce jour, plusieurs turbines flottantes ont été conçues mais elles sont toujours limitées à une profondeur d'eau d'environ 200 m en raison de la nécessité d'un système d'ancrage pour maintenir la turbine en place.<ref name=Ref4/>

==Références==
{{reflist}}
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Types d'éoliennes

2022-08-11T18:01:00Z

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[[en:Types of wind turbine]]
<onlyinclude>Il existe deux différents '''types d'éoliennes'''. Ces turbines sont souvent utilisées pour la microgénération, ce qui signifie qu'elles peuvent être installées dans une maison pour [[production électrique|produire de l'électricité]]. Ces deux types d'éoliennes présentent des avantages et des inconvénients.</onlyinclude>

===Éoliennes horizontales===
[[File:Micro_WindMill.jpg|300px|thumb|Figure 1. Une éolienne horizontale de 1 kW pour la production d'électricité.<Ref>Wikimedia Commons [Online], Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/34/Micro_WindMill.jpg</ref>]]
[[File:Quietrevolution_Bristol_3513051949.jpg|300px|thumb|Figure 2. Une éolienne verticale d'une puissance de 6,5 kW, utilisée pour la production d'électricité.<Ref>Wikimedia Commons [Online], Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b6/Quietrevolution_Bristol_3513051949.jpg</ref>]]
Les éoliennes horizontales sont les plus utilisées en raison de leur solidité et de leur [[rendement]]. La base des tours doit être extrêmement solide, ce qui permet d'installer l'arbre du rotor au sommet de la tour et d'exposer l'éolienne à des vents plus forts. Les pales de l'[[éolienne]] étant perpendiculaires au [[vent]], la rotation des pales peut générer plus de [[puissance]] par rapport à l'éolienne à axe vertical. Cependant, la construction de ce type d'éolienne nécessite un support lourd pour la tour afin de supporter le poids des pales, de la boîte de vitesse et du [[générateur]], ainsi que l'utilisation d'une grue de grande taille pour soulever les composants au sommet de la tour.

Dans une situation où le vent souffle vers le bas, la structure de l'éolienne peut souffrir de la fatigue du métal, ce qui peut conduire à une défaillance structurelle. Ce problème est résolu en concevant les éoliennes avec un design orienté vers le haut. Un contrôle supplémentaire du [[lacet]] est nécessaire pour les éoliennes horizontales afin de suivre la direction du vent et d'éviter d'endommager l'éolienne.<ref name=WindTurbines>Centurion Energy. (2013, June 26). ''Types of Wind Turbines'' [Online]. Available: http://centurionenergy.net/types-of-wind-turbines</ref>

===Éoliennes verticales===
Les éoliennes verticales sont moins affectées par les changements de direction du vent que les éoliennes horizontales, car les pales tournent sur l'arbre du rotor perpendiculairement au sol. Avec les pales et l'arbre installés de cette manière, la [[turbine]] n'a pas besoin de tourner pour suivre la direction du [[vent]]. L'arbre est monté près du sol en raison des difficultés de montage de l'arbre et de ses composants sur la tour. L'avantage d'être monté au niveau du sol est que l'entretien de l'éolienne est plus facile et qu'elle peut être installée à des endroits tels que les toits. Les inconvénients de cette installation sont que le rendement est plus faible en raison de la [[résistance de l'air]] et des vitesses de vent plus faibles par rapport aux vitesses de vent plus élevées rencontrées à des altitudes plus élevées.<ref name=WindTurbines/>

==En savoir plus==
*[[Vent]]
*[[Flux d'énergie primaire]]
*[[Énergie éolienne]]
*[[Limite de Betz]]
*Ou explorez une [[Special:Random|page au hasard]]

==Références==
{{reflist}}

Éolienne

2022-08-11T18:01:00Z

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[[Category:Finit]]
[[en:Wind turbine]]
[[File:Darling_Wind_Farm.jpg|200px|thumb|Figure 1. Une éolienne.<ref>Wikimedia Commons [Online], Available: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0d/Darling_Wind_Farm.jpg</ref>]]
<onlyinclude>Les '''éoliennes''' transforment l'[[énergie cinétique]] du [[vent]] en [[puissance mécanique]] qui est utilisée pour [[générateur électrique|produire de l'électricité]] en faisant tourner un [[générateur]].</onlyinclude> Ces [[éolienne]]s peuvent être sur terre ou [[éoliennes offshore|en mer]].
<ref name=Win>Wind Energy Technologies Office (Nov.29, 2018). ''How Wind Turbines Work'' [Online] Available: https://www.energy.gov/eere/wind/how-do-wind-turbines-work</ref>

==Composants de l'éolienne==
[[File:Composants eolienne.png|360px|thumbnail|Figure 2. Illustration des composants des éoliennes (cliquez pour agrandir).<ref>Wikimedia Commons [Online], Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/52/EERE_illust_large_turbine.gif</ref>]]

Les éoliennes modernes sont de tailles différentes, mais tous les types se composent généralement de certains éléments principaux:<ref name=Ref1>Windustry (2012). ''How Big are Wind Turbines?'' [Online] Available: http://www.windustry.org/resources/how-big-are-wind-turbines</ref>
*'''Pales de rotor''' - Les pales de rotor d'une éolienne fonctionnent selon le même principe que les ailes d'avion. L'un côté de la pale est arrondi tandis que l'autre est plat. Le vent circule plus rapidement le long du bord arrondi, créant une différence de [[pression]] de chaque côté de la pale. Les pales sont « poussées » par l'[[air]] pour égaliser la différence de pression, ce qui les fait tourner.<ref name=Ref2>Energy Center of Wisconsin. (n.d.). ''Parts of a Turbine'' [Online]. Available: http://www.ecw.org/windpower/web/cat2a.html</ref>
*'''Nacelle''' - La nacelle contient un ensemble d'engrenages et un générateur. Les pales tournantes sont liées au générateur par les engrenages. Les engrenages convertissent la rotation relativement lente des pales en une vitesse de rotation du générateur d'environ 1500 [[tr/min]]. <Ref name=Ref2/> Le générateur convertit alors l'[[énergie de rotation]] des pales en [[énergie électrique]].
*'''Tour''' - Les pales et la nacelle sont montées au sommet d'une tour. La tour est construite pour maintenir les pales du rotor au-dessus du sol et à une [[vitesse]] du vent idéale. Les tours sont généralement entre 50 et 100 [[mètre|m]] au-dessus de la surface du sol ou de l'[[eau]]. Les tours en mer sont généralement fixées au fond de la masse d'eau, mais des recherches sont actuellement en cours pour développer une tour qui flotte à la surface.<ref name=Win/>

==Visualisation de l'éolienne==

La société MidAmerican Energy Company a une excellente vidéo (en anglais) sur la '''construction''' d'une éolienne. Pour la voir, cliquez [https://www.youtube.com/watch?v=84BeVq2Jm88 ici].

La vidéo ci-dessous, créée par UVSAR, montre en détail les pièces d'une éolienne.

<html>
<iframe width="820" height="565" src="https://www.youtube.com/embed/LNXTm7aHvWc" frameborder="0" allowfullscreen></iframe>
</html>

==En savoir plus==
*[[Vent]]
*[[Électricité]]
*[[Parc éolien]]
*[[Générateur]]
*[[Énergie mécanique]]
* Ou explorez une [[Spécial: au hasard|page au hasard]]

==Références==
{{reflist}}
[[Category:Uploaded]]

Vent

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[[Category:Finit]]
[[en:wind]]
[[es:Viento]]
<onlyinclude>Le '''vent''' est un mouvement de l'[[air]] dans l'[[atmosphère]]. Le mouvement signifie que l'air possède une [[énergie cinétique]] macroscopique (en plus de l'[[énergie thermique]] microscopique qui provient de l'air à une certaine [[température]]) qui peut être exploitée par une [[éolienne]] et transformée en [[électricité]]. Ce type d'énergie est souvent appelé « [[énergie éolienne]] », et le vent est donc considéré comme un [[flux d'énergie primaire]]. Ceci est souvent considéré comme une forme de [[convection]] naturelle.</onlyinclude>

En général, le mouvement dans le sens horizontal est beaucoup plus fort que celui dans le sens vertical.<ref name=Ref1>M. Pidwirny. (2013, Nov. 4). “Forces Acting to Create Wind” in ''Fundamentals of Physical Geography, 2nd Ed.'' [Online]. Available: http://www.physicalgeography.net/fundamentals/7n.html</ref> Cependant, les composantes verticale et horizontale du vent ont un impact significatif sur la [[météo]]. L'air ascendant se refroidit et se condense pour former des nuages, et l'air descendant se réchauffe et dissipe la couverture nuageuse.<ref name=Ref2>K.R. Roussy. (2013, Nov. 4) ''Wind Formation'' [Online]. Available: http://www.atmos.illinois.edu/earths_atmosphere/wind_formation.html</ref>
Le vent est généralement décrit en termes de [[vitesse | vitesse et direction]] horizontales. La vitesse du vent peut être mesurée par un [[mesure des ressources éoliennes#Anémomètres et girouettes|anémomètre]] et la direction du vent par une [[mesure des ressources éoliennes#Anémomètres et girouettes|girouette]].<ref name=Ref1/> La force de [[frottement]] et de l'[[effet de Coriolis]] influencent la direction et la vitesse du vent.<ref name=Ref2/>

==Formation du vent==
[[File:Vent.png|400px|thumbnail|left|Le processus de formation du vent par le chauffage inégal de la surface terrestre.<ref>Created internally by a member of the Energy Education team, adapted from: M. Pidwirny. (2013, Nov. 4). “Forces Acting to Create Wind” in ''Fundamentals of Physical Geography, 2nd Ed.'' [Online]. Available: http://www.physicalgeography.net/fundamentals/7n.html</ref>]]
Le vent se forme en raison d'un réchauffement inégal de la surface terrestre.<ref name=Ref2/> Ces surfaces absorbent la [[chaleur]] à des taux différents; par exemple, le sable sur une plage peut être trop chaud pour y marcher tandis que l'herbe à proximité paraît fraîche. Comme ces surfaces absorbent la chaleur à des rythmes différents, l'air juste au-dessus de la surface se réchauffe et commence à monter. L'air chaud ascendant crée un changement de pression dans la région. <Ref name=Ref1/> L'air se déplace naturellement des zones de haute pression vers celles de basse pression, ce qui provoque le mouvement horizontal de l'air.

La brise marine est un exemple pratique de ce phenomène. L'air au-dessus de la terre se réchauffe plus rapidement que l'air au-dessus de l'eau. Alors que l'air chaud au-dessus de la terre monte, l'air frais au-dessus de l'océan se précipite pour remplir l'espace. Le résultat est une brise marine fraîche.

==Frottement==
Le frottement est une [[force]] générée par la résistance entre deux surfaces. Le frottement agit dans le sens inverse du mouvement et ralentit le mouvement relatif. Cela signifie que le frottement peut forcer les objets à accélérer, mais les deux surfaces se déplacent moins l'une par rapport à l'autre. Par exemple, les [[frein]]s d'une voiture utilisent le frottement pour arrêter le véhicule, ou le frottement permet aux pneus de faire les voitures avancer. Le même principe s'applique au vent: le vent est un mouvement des molécules d'air, et ces molécules sont soumises à la même force de frottement qui arrête les véhicules en mouvement.<ref name=Ref2/>

Les impacts du frottement sur le mouvement de l'air diminuent à mesure que l'altitude augmente, généralement à 1-2 km il n'y a aucun effet. Autour de la marque de 1 km, le frottement joue un rôle essentiel dans le mouvement du vent. Cette couche de 1 km est appelée la couche limite.<ref name=Ref3>M.E. Ritter. (2013, Nov. 4) ''The Physical Environment: An Introduction to Physical Geography'' [Online]. Available: http://www4.uwsp.edu/geo/faculty/ritter/geog101/textbook/circulation/coriolis_and%20friction.html</ref> Le contact entre les surfaces lisses entraîne des forces de frottement plus faibles que celles entre des surfaces plus rugueuses. Près de la surface terrestre, il y a beaucoup de facteurs qui interfèrent avec le vent, le faisant ralentir et changer de direction. Ces facteurs comprennent les arbres, les montagnes, les immeubles et même les lacs. L'effet du frottement n'est important que près de la surface terresre. Plus on monte dans l'atmosphère, moins les effets du frottement sont évidents. Pour cette raison, la force de frottement est faible sur l'océan et élevée dans l'atmosphère. Les vitesses du vent sont généralement plus élevées dans ces zones en raison du manque de force de frottement. Le frottement ralentit le vent et change sa direction, ce qui entraîne un flux d'air chaotique qui s'appelle [[turbulence]].<ref name=Ref3/>

Le frottement est également ce qui fait tourner les [[éolienne]]s. Le vent qui frappe la pale de l'éolienne fait qu'une partie de son [[quantité de mouvement|élan]] est transférée à la pale, la faisant tourner.

==Effet de Coriolis==
[[File:Coriolis_effect14.png|240px|thumb|Figure 2. L'effet de Coriolis sur Terre est plus perceptible vers l'équateur en raison de la vitesse de rotation plus élevée à cette latitude.<ref>Wikimedia Commons [Online], Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/69/Coriolis_effect14.png</ref>]]
L’effet de Coriolis est une déviation apparente de la trajectoire du vent due à la rotation de la Terre. Notez que l'effet de Coriolis n'est qu'une déviation apparente; la trajectoire du vent ne change pas. La déviation est vue sur Terre parce que les observateurs à la surface terrestre tournent avec la Terre et ne sont pas capables d'observer le vent depuis un point stationnaire.<ref name=Ref4>D.V. Domelen. (2013, Nov. 4) ''The Coriolis Effect'' [Online]. Available: http://stratus.ssec.wisc.edu/courses/gg101/coriolis/coriolis.html</ref>

L'effet de Coriolis est une force importante à considérer pour les modèles météorologiques mondiaux. L'effet de Coriolis fait que le vent semble dévier vers la droite dans l'hémisphère nord et vers la gauche dans l'hémisphère sud. Sur de courtes distances, l'effet de Coriolis provoque une déviation trop petite pour être perceptible.<ref name=Ref4/>

==En savoir plus==
*[[Énergie solaire]]
*[[Énergie nucléaire]]
*[[Flux d'énergie primaire]]
*[[Éolienne]]
*[[Énergie primaire]]
*Ou explorez une [[Spécial: au hasard|page au hasard]]

==Références==
{{reflist}}
[[Category:Uploaded]]

Énergie éolienne

2022-08-11T18:01:00Z

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[[Category:Finit]]
[[en: Wind power]]
[[es:Energía eólica]]
[[File:GreenMountainWindFarm Fluvanna 2004.jpg|250px|thumbnail|right|Figure 1. Un parc éolien au Texas.<ref>Wikimedia Commons [Online], Available: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:GreenMountainWindFarm_Fluvanna_2004.jpg#/media/File:GreenMountainWindFarm_Fluvanna_2004.jpg</ref>]]
<onlyinclude>L''''énergie éolienne''' est la production d'[[électricité]] à partir du [[vent]]. L’énergie éolienne récolte le [[flux d’énergie primaire]] de l'[[atmosphère]] généré par le réchauffement inégal de la surface terrestre par le [[soleil]]. Par conséquent, l'énergie éolienne est un moyen indirect d'exploiter l'[[énergie solaire]]. L'énergie du vent est convertie en [[énergie électrique]] par les [[éolienne]]s.<ref name = Ref1>Wind Energy Development. (August 18, 2015). ''Wind Energy Basics'' [Online], Available: http://windeis.anl.gov/guide/basics/</ref>
</onlyinclude>
==Ressource éolienne==
Plusieurs facteurs différents influencent la [[ressource]] éolienne potentielle dans une région. Les trois facteurs principaux qui influencent la puissance de sortie sont: la '''vitesse du vent''', '''la [[masse volumique|densité]] de l'air''' et '''le rayon de la pale de turbine'''.<ref name=Ref3>European Wind Energy Association. (2013, Nov. 4). ''How a Wind Turbine Works'' [Online]. Available: http://www.ewea.org/wind-energy-basics/how-a-wind-turbine-works/</ref> Les [[éolienne]]s doivent se trouver régulièrement dans des zones avec beaucoup de vent, ce qui est plus important que d'avoir de grands vents occasionnels.

===Vitesse du vent===
[[File:Courbe eolienne.png|400px|thumb|Figure 2. La courbe de puissance arbitraire d'une éolienne de 1 MW par rapport à la vitesse du vent. Remarquez la [[vitesse]] de coupure.<ref>Adapted from: R. Wolfson, ''Energy, Environment and Climate,'' 2nd ed. New York: Norton, 2012. and WindPowerProgram, [Online], Available: http://www.wind-power-program.com/popups/powercurve.htm</ref>]]
La vitesse du vent détermine en grande partie la quantité d'électricité produite par une éolienne. Les vitesses du vent plus élevées génèrent plus d'[[électricité]] parce que les vents plus forts permettent aux pales de [[tr/min|tourner plus vite]].<ref name=Ref3/> La rotation plus rapide se traduit en plus de [[puissance mécanique]] et plus de [[énergie électrique vers le réseau|puissance électrique]] du [[générateur]]. La relation entre la vitesse du vent et la puissance d'une éolienne typique est illustrée dans la figure 2.

Les turbines sont conçues pour fonctionner dans un spectre spécifique de vitesses du vent. Les limites du spectre s'appellent la [[vitesse d'enclenchement]] et la [[vitesse de coupure]].<ref name=Ref4>D. Wood, private communication, Oct. 2013.</ref>
La vitesse d'enclenchement est le point auquel une éolienne est capable de générer de l'énergie. Entre la vitesse d'enclenchement et la vitesse nominale, où la puissance maximale est atteinte, la puissance de sortie augmentera cubiquement avec la vitesse du vent. Par exemple, si la vitesse du vent double, la puissance électrique augmentera de 8 fois. Cette relation cubique est ce qui fait de la vitesse du vent un facteur si important pour l'énergie éolienne. Cette dépendance cubique se coupe à la vitesse nominale du vent. Cela explique la partie relativement plate de la courbe de la figure 2. Donc, la dépendance cubique se produit pendant les vitesses inférieures à 15 [[mètres par seconde|m/s]] (54 [[km/h]]).

La vitesse de coupure est le point auquel l'éolienne doit être arrêtée pour éviter d'endommager l'équipement. Les vitesses d'enclenchement et de coupure sont liées à la conception et à la taille de l'éolienne et sont choisies avant la construction.<ref name=Ref5>Energy Research Unit (n.d.). (2013, Nov. 4). ''Energy Research Unit Meteorological Data'' [Online]. Available: http://www.elm.eru.rl.ac.uk/ins4.html</ref>

===Densité de l'air===
La puissance de sortie est liée à la [[masse volumique|densité]] de l'[[air]] local, qui est une fonction de l'altitude, de la [[pression]] et de la [[température]]. L'air dense exerce plus de pression sur les rotors, ce qui se traduit en une puissance de sortie plus élevée.<ref name=Ref6>WindTurbines.net (2013, Nov. 4). ''Factors Affecting Wind Turbine Efficiency'' [Online]. Available: http://www.slideshare.net/windturbinesnet/factors-affecting-wind-turbine-efficiency-7146602</ref>

===Conception de l'éolienne===
Les éoliennes sont conçues pour maximiser le rayon des pales du rotor afin de maximiser la puissance de sortie. Des pales plus larges permettent à l'éolienne de capter davantage d'[[énergie cinétique]] du vent en déplaçant plus d'air à travers les rotors.<ref name=Ref7>Orenda. (2013, Nov. 4). ''Does Wind Turbine Blade Length Really Matter?'' [Online]. Available: http://orendaenergy.com/does-wind-turbine-blade-length-really-matter/</ref> Cependant, les pales plus larges nécessitent plus d'espace et de plus grandes vitesses du vent pour fonctionner. En règle générale, les éoliennes sont espacées d'une distance de quatre fois le diamètre du rotor par rapport l'une à l'autre.<ref name=Ref5/> Cette distance est nécessaire pour éviter les interférences entre les éoliennes, ce qui diminue la puissance de sortie. <Ref name=Ref4/> L'espacement relatif entre les éoliennes est visible dans la figure 1.

==Graphique interactif==
L'énergie éolienne s'est développée assez rapidement dans de nombreuses régions; explorez les données ci-dessous pour voir l'augmentation dans la quantité d'énergie éolienne dans différents pays. <ref>BP Worldwide. (2014, July 1). ''Statistical Review of World Energy 2017'' [Online]. Available: https://calculators.io/statistical-review-of-world-energy/</ref>

<html><iframe height='525px' width='785px' style='border:1px solid #cccccc' src='https://www.energyeducation.ca/simulations/dsplfinal.html?wind_consumption'></iframe></html>

==En savoir plus==
*[[Énergie solaire]]
*[[Énergie nucléaire]]
*[[Flux d'énergie primaire]]
*[[Éolienne]]
*[[Énergie primaire]]
*Ou explorez une [[Spécial: au hasard|page au hasard]]

==Références==
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[[Category:Uploaded]]

Capteur solaire

2022-08-11T18:01:00Z

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[[Category:Finit]]
[[en:Solar collector]]
[[File:Flatplate.png|350px|thumb|right|Figure 1. Capteur solaire.<ref>Wikimedia Commons [Online], Available: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Flatplate.png</ref>]]

<onlyinclude>Un '''capteur solaire''' est un dispositif qui collecte et/ou concentre le [[rayonnement solaire|rayonnement]] du [[Soleil]]. Ces dispositifs sont principalement utilisés pour le [[chauffage solaire de l'eau|chauffage solaire actif]] et permettent de chauffer de l'[[eau]] pour l'usage personnel.</onlyinclude><ref name=boyle>G. Boyle. ''Renewable Energy: Power for a Sustainable Future'', 2nd ed. Oxford, UK: Oxford University Press, 2004.</ref> Les capteurs sont généralement montés sur le toit et doivent être très robustes, car ils sont exposés à des conditions météorologiques très diverses.<ref name=boyle/>

L'utilisation des capteurs solaires offre une alternative au [[chauffage de l'eau domestique]] traditionnel (à l'aide d'un chauffe-eau), réduisant potentiellement les coûts d'[[énergie]] au fil du temps.
Outre les installations domestiques, un grand nombre de ces capteurs peuvent être combinés pour former un réseau qui sera utilisé pour produire de l'électricité dans les [[centrale solaire thermique|centrales solaires thermiques]].

==Types de capteurs solaires==
Il existe plusieurs types de capteurs solaires, mais tous sont construits selon le même principe de base. En général, un certain matériau est utilisé pour recueillir et concentrer l'énergie du Soleil et l'utiliser pour chauffer l'eau. Le plus simple de ces dispositifs utilise un matériau noir pour entourer les tuyaux dans lesquels circule l'eau. Le matériau noir absorbe très bien le rayonnement solaire, réchauffant l'eau qu'il entoure. C'est une conception très simple, mais les capteurs peuvent devenir très complexes.
Des plaques absorbantes peuvent être utilisées si une grande augmentation de température n'est pas nécessaire, mais les dispositifs qui utilisent des matériaux réfléchissants pour concentrer la [[lumière du Soleil]] entraînent généralement une forte hausse de [[température]].

===Capteur solaire plat===
[[File:Solaire plat.png|400px|framed|right|Figure 2. Schéma d'un capteur solaire plat.<ref>Wikimedia Commons. (August 10, 2015). ''Flat Plate Glazed Collector'' [Online]. Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/40/Flat_plate_glazed_collector.gif</ref>]]

Ces capteurs sont simplement des boîtes métalliques recouvertes d'une sorte de [[vitrage]] transparent sur une plaque d'absorption de couleur sombre. Les côtés et le fond du capteur sont généralement recouverts d'une [[isolation]] afin de minimiser les pertes de chaleur aux autres parties du capteur. Le rayonnement solaire traverse le vitrage transparent et frappe la plaque absorbante.<ref name="RE1">Flasolar. (August 10, 2015). ''Flat Plate Solar Collectors'' [Online]. Available: http://www.flasolar.com/active_dhw_flat_plate.htm</ref> Cette plaque se réchauffe et transfère la chaleur à l'eau ou à l'air qui se trouve entre elle et le vitrage. Parfois, ces plaques absorbantes sont peintes avec des vernis spéciaux, conçus pour absorber et retenir la chaleur mieux que la peinture noire traditionnelle. Les plaques sont souvent fabriquées d'un métal qui est un bon [[conducteur]], - généralement, de [[cuivre]] ou d'[[aluminium]].<ref name="RE1"/>

===Capteurs à tubes sous vide===
[[File:Tube solaire.png|280px|framed|right|Figure 3. Schéma d'un capteur solaire à tubes sous vide.<ref>Wikimedia Commons. (August 10, 2015). ''Evacuated Tube Collector'' [Online]. Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/47/Evacuated_tube_collector.gif</ref>]]

Ce type de capteur solaire utilise une série de tubes sous vide pour chauffer l'eau.<ref name=boyle/> Ces tubes utilisent un vacuum ou un espace sous vide, pour capter l'énergie solaire, tout en minimisant la perte de chaleur dans l'environnement. Ils sont constitués d'un tube en métal qui sert de plaque d'absorption et qui est relié à un caloduc pour transporter la chaleur collectée du Soleil vers l'eau. Ce caloduc est essentiellement un tuyau dont le contenu fluide est soumis à une [[pression]] très particulière.<ref>RedSun. (August 10, 2015). ''Evacuated Tube Collector'' [Online]. Available: http://www.redsunin.com/products/evacuated-tube-collector-solar-water-heaters/</ref> Sous cette pression, le bout « chaud » du tuyau contiendra du liquide bouillant tandis que le bout "froid" aura de la vapeur qui se condense. Cela permet à l'énergie thermique de se déplacer d'un bout vers l'autre de manière plus efficace. Une fois que la chaleur du Soleil passe du bout chaud du caloduc vers le bout de condensation, l'énergie thermique se déplace vers l'eau qu'on réchauffe.<ref name=boyle/>

===Capteurs solaires à focalisation linéaire===
[[File:Solaire therm.png|360px|thumb|right|Figure 4. Schéma d'un capteur solaire à focalisation linéaire.<ref>>Wikimedia Commons. (August 10, 2015). ''Line Focus Collector'' [Online]. Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ad/Solarpipe-scheme.svg/2000px-Solarpipe-scheme.svg.png</ref>]]
Ces capteurs, parfois connus sous le nom de « miroirs cylindro-paraboliques », utilisent des matériaux hautement réfléchissants pour collecter et concentrer l'énergie thermique du rayonnement solaire.<ref>US Department of Energy. (August 10, 2015). ''Line Focus Solar Collector'' [Online]. Available: https://www.eeremultimedia.energy.gov/solar/photographs/line_focus_solar_collector</ref> Ces capteurs sont composés de sections réfléchissantes de forme parabolique reliées en une longue rangée.<ref name=boyle/> Un tuyau qui transporte l'eau est placé au centre de ces miroirs courbes de sorte que la lumière du Soleil captée par le matériau réfléchissant est concentrée sur le tuyau, chauffant ainsi son contenu. Ces capteurs ont une puissance très élevée et sont donc généralement utilisés pour produire de la vapeur pour les [[centrale solaire thermique|centrales solaires thermiques]]. Ils ne sont pas utilisés dans les applications résidentielles. Ces miroirs cylindro-paraboliques peuvent être extrêmement efficaces pour générer de la chaleur à partir du Soleil, en particulier ceux qui peuvent pivoter, en suivant le Soleil dans le ciel pour assurer une récolte maximale de la lumière du Soleil.<ref name=boyle/>

===Capteurs à point focal===
[[File:SolarStirlingEngine.jpg|400px|framed|right|Figure 5. Capteur solaire à point focal.<ref>Wikimedia Commons. (August 10, 2015). ''Solar Stirling Engine'' [Online]. Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/59/SolarStirlingEngine.jpg</ref>]]
Ces capteurs sont composés de grandes antennes paraboliques constituées d'un matériau réfléchissant qui concentre l'énergie du Soleil sur un seul point. La chaleur de ces capteurs est généralement utilisée pour faire fonctionner un [[moteur Stirling]].<ref name=boyle/> Bien qu'ils soient très efficaces pour recueillir la lumière du Soleil, ils doivent suivre activement le Soleil dans le ciel pour être utiles. Ces antennes peuvent fonctionner seules ou être combinées en un réseau pour recueillir encore plus d'énergie du Soleil.<ref>JC Solar Homes. (August 10, 2015). ''Concentrators and Flat Plate Collectors'' [Online]. Available: http://www.jc-solarhomes.com/COLLECTORS/concentrators_vs_flat_plates.htm</ref>

Les capteurs à point focal et les appareils similaires peuvent être utilisés pour concentrer l'énergie solaire avec des systèmes [[photovoltaïques concentrés]]. Dans ce cas, au lieu de produire de la chaleur, l'énergie du Soleil est directement convertie en électricité grâce à des [[cellule photovoltaïque|cellules photovoltaïques]] à haut rendement, conçues spécifiquement pour exploiter l'énergie solaire concentrée.
==En savoir plus==
Pour en savoir plus, veuillez consulter les pages correspondantes ci-dessous :
*[[Énergie solaire]]
*[[Cheminée solaire]]
*[[Centrale solaire thermique]]
*[[Cellule photovoltaïque]]
* Ou explorez une [[Spécial:Au hasard|page au hasard]].

==Références==
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Cheminée solaire

2022-08-11T18:01:00Z

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[[en:Solar chimney]]
[[File:Chim solaire.png|360px|thumb|right|Figure 1. Un schéma d'une cheminée solaire utilisant un évent secondaire qui se déplace sous le sol. Cela aide à refroidir l'air aspiré lorsque la cheminée est utilisée pour le refroidissement.<ref>Wikimedia Commons. (August 10, 2015). ''Solar Chimney'' [Online]. Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/95/Solarchimney.svg/2000px-Solarchimney.svg.png</ref>]]

<onlyinclude>Une '''cheminée solaire''' est un type de système de [[chauffage et refroidissement solaires passifs]] qui peut être utilisé pour réguler la [[température]] d'un bâtiment ainsi que pour assurer la ventilation. Tout comme le [[mur Trombe]] ou le [[mur solaire]], les cheminées solaires sont un moyen de réaliser la [[conception de bâtiments écoénergétiques]].</onlyinclude> En principe, les cheminées solaires sont des conteneurs creux qui relient la partie intérieure du bâtiment à sa partie extérieure.<ref name="RE1">Greenzly. (August 7, 2015). ''How do solar chimneys work?'' [Online]. Available: http://www.greenzly.org/article/how-does-solar-chimney-work/277</ref>

==Comment cela fonctionne==
Les cheminées solaires sont des moyens faciles et peu coûteux de [[chauffer]] et ventiler un bâtiment. Tout d'abord, une cheminée est construite et revêtue d'un matériau sombre ou noir. Elle est de couleur noire car cela minimise la quantité de [[lumière du soleil]] qui est réfléchie par la [[cheminée]], absorbant plus de chaleur et assurant aussi que plus de chaleur sera transférée dans l'air à l'intérieur du bâtiment. <ref name ="RE1"/> De plus, ces cheminées sont généralement placées sur un mur sud si la maison est dans l'hémisphère nord. Pour savoir pourquoi c'est sur le mur orienté au sud, cliquez [[orientation du capteur solaire|ici]].

Le processus de '''chauffage''' d'un espace à l'aide d'une cheminée solaire est assez simple. Lorsque le rayonnement solaire atteint le côté de la cheminée, il chauffe la colonne d'air à l'intérieur. Si les évents extérieurs du haut de la cheminée sont fermés, l'air chauffé est renvoyé dans l'espace habitable. Ceci fournit un type de [[convection|chauffage à air par convection]]. Au fur et à mesure que l'air se refroidit dans la pièce, il est ramené dans la cheminée solaire et réchauffé à nouveau.<ref name="RE2">Autodesk Sustainability Workshop. (August 10, 2015). ''Stack Ventilation and Bernoulli's Principle'' [Online]. Available: http://sustainabilityworkshop.autodesk.com/buildings/stack-ventilation-and-bernoullis-principle</ref> Lorsque les cheminées solaires sont utilisées pour le chauffage, elles fonctionnent de la même manière que les murs Trombe.

Le '''refroidissement''' d'un espace par une cheminée solaire est légèrement différent de celui effectué à l'aide d'un mur Trombe. Comme un toit en surplomb ne peut pas être installé à côté d'une cheminée solaire, deux évents supplémentaires sont mis en place. Le premier évent a été mentionné, celui du haut de la cheminée.<ref name=Article5> N. Bansal. R. Mathur. and M. Bhandari. “Solar Chimney for Enhanced Stack Ventilation.” Building and Environment, vol. 28, pp. 373-377, July 1993 </ref> Le second est à l'extrémité opposée du bâtiment, offrant une ouverture entre le bâtiment et l'air extérieur pour permettre la ventilation. Lorsque le rayonnement solaire atteint le côté de la cheminée, la colonne d'air à l'intérieur de la cheminée est à nouveau chauffée. L'évent en haut de la cheminée est gardé ouvert pour que l'air chauffé ne soit pas emprisonné. Cet air chauffé est tiré vers le haut et hors de la cheminée, tandis que l'air de l'extérieur est aspiré, créant une sorte de « courant d'air » qui fournit de l'air frais dans le bâtiment.<ref name="RE2"/>

==Références==
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Mur Trombe

2022-08-11T18:01:00Z

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[[en:Trombe wall]]
[[File:Mur trombe.png|400px|framed|right|Figure 1. A diagram of a Trombe wall.<ref>Wikimedia Commons. (August 6, 2015). ''Trombe Wall'' [Online]. Available: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Trombe_wall.svg</ref>]]

<onlyinclude>Les '''murs Trombe''' sont un technologie qui peut être installé dans les maisons pour [[chauffage et refroidissement solaires passifs|chauffer le bâtiment de manière passive]]. L'inclusion de murs Trombe réduit la nécessité de chauffer le bâtiment à l'aide de méthodes traditionnelles telles que les [[chaudière]]s ou autres [[chauffages d'appoint]], réduisant ainsi la quantité d'[[énergie]] utilisée pour [[chauffer]] la maison. Comme une [[cheminée solaire]] ou un [[mur solaire]], les murs de Trombe sont un moyen de réaliser une [[conception de bâtiment économe en énergie]].</onlyinclude><ref name="RE1">Autodesk Sustainability Workshop. (August 10, 2015). ''Trombe Walls and Sunspaces'' [Online]. Available: http://sustainabilityworkshop.autodesk.com/buildings/trombe-wall-and-attached-sunspace</ref> Ces murs sont avantageux car ils ne demandent que peu ou pas d'effort pour fonctionner et sont idéaux pour les espaces où le silence et l'intimité sont souhaitables.

Ces murs sont constitués d'un matériau de couleur sombre - parfois du béton - qui est construit face au [[soleil]] de sorte que le [[rayonnement solaire]] soit incident sur ce mur. Cet [[assemblage de mur|mur]] est ensuite recouvert d'un [[vitrage]] extérieur, avec une petite quantité d'[[air]] entre le mur et le vitrage. Ce vitrage piège le [[soleil]] comme une petite serre.<ref name="RE1"/> Dans l'hémisphère nord, ces murs sont orientés vers le sud. Pour une explication de la ''raison'' pour laquelle c'est le mur orienté vers le sud, cliquez [[Orientation des capteurs solaires|ici]].

==Comment ils fonctionnent==
Pour qu'un mur Trombe fonctionne correctement, il doit être construit de manière à maximiser le gain total de chaleur du soleil tout en minimisant les pertes qui se produisent pendant les périodes froides. De même, ils ne doivent pas gagner de chaleur en période chaude. Pendant la journée, les murs de Trombe orientés vers le soleil sont exposés au rayonnement solaire. Le mur absorbe et stocke la chaleur provenant du rayonnement solaire direct. L'air frais du bâtiment pénètre dans le canal d'air entre le mur et le vitrage par un trou d'aération situé au bas du mur. L'air frais entre par le bas et est réchauffé par la chaleur stockée dans le mur en béton.<ref name="RE1"/> Dans ce cas, l'air chauffé monte et est renvoyé dans le bâtiment par un trou d'aération situé en haut du mur.<ref name=Article1> H. Chan. S. Riffat and J. Zhu. “Review of Passive Solar Heating and Cooling Technologies.” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 14, pp. 781-789, February 2010.</ref> De plus, le mur lui-même chauffe lentement la pièce intérieure en rayonnant sa chaleur dans la pièce.

La nuit, un mur Trombe fonctionne différemment. Les bouches d'aération situées en haut et en bas du mur sont fermées afin d'éviter que l'air froid présent dans le canal entre le vitrage et le mur ne pénètre à nouveau dans la maison. La chaleur absorbée par le mur en béton est toujours capable de maintenir un espace intérieur confortablement chaud pendant la nuit.<ref name="RE1"/>

Afin d'éviter une surchauffe en été, une avancée de toit ou d'autres [[technologie d'ombrage|technologies d'ombrage]] peuvent être utilisées pour empêcher le rayonnement solaire excessif de frapper le mur de Trombe et de le chauffer.<ref name=Article2> W. Feist. “First Steps: What Can be a Passive House in Your Region with Your Climate?” Internet: http://passive.bg/files/files/83dede941ff2a5e60dd8e0d1cbfc24acFirstStep.pdf, [Sept. 19, 2013]</ref>
==Références==
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Cellule photovoltaïque

2022-08-11T18:01:00Z

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[[Category:Finit]]
[[en:Photovoltaic cell]]
[[es:Célula fotovoltaica]]
[[File:pvcell.jpg|300px|thumb|Figure 1. Un panneau solaire composé de nombreuses cellules photovoltaïques.<ref>"20110504-RD-LSC-0621 - Flickr - USDAgov" by U.S. Department of Agriculture. Licensed under CC BY 2.0 via Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:20110504-RD-LSC-0621_-_Flickr_-_USDAgov.jpg#/media/File:20110504-RD-LSC-0621_-_Flickr_-_USDAgov.jpg</ref>]]

<onlyinclude>Une '''cellule photovoltaïque''' ('''PV''') est une [[technologie]] de récolte d'énergie, qui convertit l'[[énergie solaire]] en [[électricité]] utile par un processus appelé [[effet photovoltaïque]]. Il existe plusieurs [[types de cellules photovoltaïques]] différents qui utilisent tous des [[semi-conducteur]]s pour interagir avec les [[photon]]s entrants du Soleil afin de générer un [[courant]] électrique.</onlyinclude>

==Couches d'une cellule PV==
Une cellule photovoltaïque est composée de nombreuses couches de matériaux, chacune ayant un objectif spécifique. La couche la plus importante d'une cellule photovoltaïque est la couche de [[semi-conducteur]] spécialement traitée. Il est composé de deux couches distinctes ([[jonction p-n|type-p]] et [[jonction p-n|type-n]]- voir la figure 3), et c'est ce qui convertit l'[[énergie solaire pour la Terre|énergie du Soleil]] en [[électricité]] utile par un processus appelé [[effet photovoltaïque]] (voir ci-dessous). De chaque côté du semi-conducteur se trouve une couche de [[matériau conducteur]] qui recueille l'électricité produite. Notez que la face ombragée de la cellule peut se permettre d'être entièrement recouverte de conducteurs, tandis que la face éclairée doit utiliser les conducteurs avec modération pour ne pas empêcher trop de [[spectre solaire|rayonnement du Soleil]] d'atteindre le semi-conducteur.
La dernière couche, qui est appliquée uniquement sur le côté éclairé de la cellule, est le revêtement antireflet. Comme tous les semi-conducteurs sont naturellement réfléchissants, la perte de réflexion peut être importante. La solution consiste à utiliser une ou plusieurs couches d'un revêtement antireflet (semblable à ceux qui sont utilisés dans les lunettes et les appareils photo) afin de réduire la quantité de rayonnement solaire qui est réfléchie par la surface de la cellule.<ref>C. Julian Chen. ''Physics of Solar Energy'', 1st ed. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons Inc., 2011.</ref>
[[File:Effet pv.png|thumbnail|center|800px|Figure 2. Le fonctionnement de base d'une cellule photovoltaïque.<ref>Wikimedia Commons [Online], Available: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7d/Operation_of_a_basic_photovoltaic_cell.gif</ref>]]

==Effet photovoltaïque==
:: [[effet photovoltaïque|''article principal'']]

[[File:Cellule pv.png|400px|thumb|Figure 3. Un graphique montrant l'effet photovoltaïque.<ref>''Créé en interne par un membre de l'Équipe d'éducation en matière de l'énergie. Adapté de : Ecogreen Electrical. (14 août 2015). ''Solar PV Systems'' [Online]. Available: http://www.ecogreenelectrical.com/solar.htm''</ref>]]L''''effet photovoltaïque''' est un processus qui génère une [[tension]] ou un [[courant]] électrique dans une [[cellule photovoltaïque]] lorsqu'elle est exposée à la [[lumière du Soleil]]. Ces cellules solaires sont composées de deux types différents de [[semi-conducteur]]s (un type-p et un type-n) qui sont joints ensemble pour créer une '''jonction p-n'''. En joignant ces deux types de semi-conducteurs, un [[champ électrique]] se forme dans la région de la jonction car les [[électron]]s se déplacent vers le côté-p positif et les [[trou d'électrons|trous d'électrons]] se déplacent vers le côté-n négatif. Ce champ fait bouger les particules chargées négativement dans une direction et les particules chargées positivement dans l'autre direction.<ref name=boyle>G. Boyle. ''Renewable Energy: Power for a Sustainable Future'', 2nd ed. Oxford, UK: Oxford University Press, 2004.</ref> La [[lumière]] est composée de [[photon]]s, qui sont simplement de petits paquets de [[rayonnement électromagnétique]] ou d'[[énergie]]. Lorsque la lumière d'une [[longueur d'onde]] appropriée est incidente sur ces cellules, l'énergie du photon est transférée à un électron du matériau semi-conducteur, ce qui le fait passer à un état d'énergie plus élevé appelé « [[bande de conduction]] ». Dans leur état excité dans la bande de conduction, ces électrons sont libres à se déplacer dans le matériau, et c'est ce mouvement de l'électron qui crée un courant électrique dans la cellule.

==Efficacité des cellules solaires==
:: [[Efficacité des cellules solaires|''article principal'']]
Le [[rendement]] est une considération de conception pour les cellules photovoltaïques, car il existe de nombreux facteurs qui limitent leur efficacité. Le facteur principal est qu'un quart de l'[[énergie solaire pour la Terre]] ne peut pas être converti en électricité par un semi-conducteur en silicium. La physique des semi-conducteurs exige une énergie minimale du [[photon]] pour retirer un [[électron]] d'une structure cristalline, connue sous le nom d''''énergie de la bande interdite'''. Si un photon possède moins d'énergie que la bande interdite, il est absorbé sous forme d'[[énergie thermique]]. Pour le [[silicium]], l'énergie de la bande interdite est de 1.12 [[électron-volt]]s.<ref name=Wolfson>R. Wolfson, "Photovoltaic Solar Energy" in ''Energy, Environment, and Climate'', 2nd ed., New York, NY: W.W. Norton & Company, 2012, ch. 9, sec. 5, pp. 244-252</ref> Étant donné que l'énergie des photons du [[Soleil]] couvre une large gamme d'énergie, une partie de l'énergie entrante du Soleil n'est pas suffisante pour faire sortir un électron dans une cellule photovoltaïque en silicium. Même pour la lumière qui peut être absorbée, il y a toujours un problème. Toute énergie dépassant l'énergie de la bande interdite sera transformée en [[chaleur]]. Cela réduit également l'efficacité, car cette énergie thermique n'est pas utilisée pour une tâche utile.<ref name=Wolfson/> Parmi les électrons mis à disposition, pas tous parviendront jusqu'au contact métallique et produiront de l'électricité. En effet, certains électrons ne seront pas suffisamment accélérés par la tension à l'intérieur du semi-conducteur. Pour les raisons citées, le rendement théorique des cellules photovoltaïques au silicium est d'environ '''33 %'''.<ref name=Wolfson/>

Il existe des moyens d'améliorer l'efficacité des cellules photovoltaïques, mais ils ont tous un coût plus élevé. Ces méthodes incluent l'augmentation de la pureté du semi-conducteur, l'utilisation d'un matériau plus efficace tel que l'arséniure de gallium, l'ajout de couches supplémentaires ou de jonctions p-n à la cellule ou encore la concentration de l'énergie du Soleil à l'aide de la [[photovoltaïque concentrée]]. D'autre part, les cellules photovoltaïques se dégradent, produisant moins d'énergie au fil du temps, en raison de divers facteurs, notamment l'exposition aux UV et les cycles climatiques. Un rapport complet du National Renewable Energy Laboratory (NREL) indique que le taux de dégradation médian est de 0,5 % par an.<ref>Dirk C. Jordan and Sarah R. Kurtz. ''Photovoltaic Degradation Rates — An Analytical Review'', National Renewable Energy Laboratory, USA, 2012. Accessed April 24, 2018. [Online] Available at https://www.nrel.gov/docs/fy12osti/51664.pdf</ref>

==Types de cellules PV==
:: [[Types de cellules PV|''article principal'']]
[[File:Comparison_solar_cell_poly-Si_vs_mono-Si.png|400px|thumb|right|Figure 4. Image comparant une cellule de silicium polycristallin (à gauche) et une cellule de silicium monocristallin (à droite).<ref>Wikimedia Commons. (August 18, 2015). ''Comparison of Solar Cells'' [Online]. Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/71/Comparison_solar_cell_poly-Si_vs_mono-Si.png</ref>]]
Les cellules photovoltaïques peuvent être fabriquées de diverses manières et à partir de nombreux matériaux différents. Le matériau le plus courant pour la construction de cellules solaires commerciales est le [[silicium]] (Si). On trouve aussi l'arséniure de gallium (GaAs), le tellurure de cadmium (CdTe) et le séléniure de cuivre, d'indium et de gallium (CIGS). Les cellules solaires peuvent être construites à partir de structures cristallines fragiles (Si, GaAs) ou sous forme de cellules flexibles à couche mince (Si, CdTe, CIGS). Les cellules solaires cristallines peuvent être classées en deux catégories : '''monocristallines''' et '''polycristallines''', comme le montre la figure 4. Comme leur nom l'indique, les cellules photovoltaïques monocristallines sont composées d'un réseau cristallin uniforme ou individuel, tandis que les cellules polycristallines contiennent des structures cristallines différentes ou variées. Les cellules solaires peuvent également être classées selon leur nombre de couches ou de jonctions p-n. La plupart des cellules photovoltaïques commerciales sont à une seule jonction, mais des cellules photovoltaïques à plusieurs jonctions ont également été développées pour obtenir des rendements plus élevés à un coût plus élevé.

==En savoir plus==
*[[Effet photovoltaïque]]
*[[Semi-conducteur]]
*[[Jonction p-n]]
*[[Photon]]
*Ou explorez une [[Spécial: Au hasard|page au hasard]]

==Références==
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Électricité intermittente

2022-08-11T18:01:00Z

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[[File:solar farm.jpg|thumb|400px|Figure 1. L'énergie solaire est intermittente et n'est pas fiable sans système de stockage de l'énergie en raison de la couverture nuageuse et des heures de soleil limitées.<ref>Wikimedia Commons [Online], Available: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/45/Giant_photovoltaic_array.jpg</ref>]]
<onlyinclude>L''''électricité intermittente''' est une [[énergie électrique]] qui n'est pas répartissable en raison de facteurs externes qui ne peuvent être contrôlés, produite par des sources d'[[production électrique|électricité]] dont les conditions varient sur une échelle de temps assez courte. Les sources d'électricité intermittente comprennent l'[[énergie solaire]],<ref>Renewable Energy World, ''Solar Intermittency: How Big is the Problem?'' [Online], Available: http://www.renewableenergyworld.com/articles/2011/11/solar-intermittency-how-big-is-the-problem.html</ref> l'[[énergie éolienne]],<ref>DASH, ''Meteorologically Defined Limits to Reduction in the Variability of Outputs from a Coupled Wind Farm System in the Central US'' [Online], Available: http://dash.harvard.edu/bitstream/handle/1/10981611/Meteorologically%20defined%20limits%20to%20reduction%20in%20the%20variability%20of%20outputs%20from%20a%20coupled%20wind%20farm%20system%20in%20the%20Central%20US_1.pdf?sequence=6</ref> l'[[énergie marémotrice]] et l'[[énergie des vagues des océans]].</onlyinclude><ref>EDF Energy, ''Wave power is intermittent but tide power is predictable'' [Online], Available: http://www.edfenergy.com/energyfuture/energy-gap-reliability/marine-and-the-energy-gap-reliability</ref> Bien que l'énergie solaire et l'énergie marémotrice soient assez prévisibles (longueur des jours, régimes climatiques, cycles des marées), elles restent intermittentes car la période pendant laquelle l'[[électricité]] peut être créée est limitée. En raison de cette production électrique variable, ces sources sont considérées [[source d'électricité non répartissable|non répartissable]], ce qui signifie que leur production électrique ne peut pas être utilisée à tout moment pour répondre aux demandes d'électricité fluctuantes des sociétés.

L'intermittence peut être limitée ou même surmontée par l'utilisation du [[stockage de l'électricité]], qui est un domaine de recherche qui se développe très rapidement. Ces sources intermittentes peuvent stocker leur électricité pour une utilisation ultérieure, et une fois que ce couplage sera perfectionné, les possibilités seront vraiment illimitées.<Ref>Renewable Energy World, ''Solar Power and Energy Storage: Pairing Technologies Vital to Our Future'' [Online], Available: http://www.renewableenergyworld.com/articles/2013/09/solar-power-and-energy-storage-pairing-technologies-vital-to-our-future.html</ref> Tesla motors produit déjà en masse de tels dispositifs de stockage d'énergie, qui peuvent exploiter l'énergie solaire intermittente en se connectant aux panneaux solaires, permettant ainsi aux propriétaires d'utiliser leur énergie solaire à des heures autrement inutilisables. Les propriétaires de ces dispositifs peuvent éviter de payer l'électricité aux heures de pointe et bénéficier d'une source d'électricité fiable à tout moment, même en cas de panne de courant.<ref>Tesla, ''Powerwall'' [Online], Available: http://www.teslamotors.com/powerwall</ref>

Les sources intermittentes les plus courantes et les plus contributives sont l'éolien et le solaire. Elles sont examinées un peu plus en détail ci-dessous.

===Énergie solaire===
:''[[énergie solaire|page principale]]''

L'énergie solaire est intermittente et souvent non répartissable. L'[[Énergie solaire pour la Terre|énergie solaire fournie à la Terre]] n'est pas la même en tout lieu et est également affectée par la couverture nuageuse. Cependant, la raison principale pour laquelle l'énergie solaire est intermittente est le fait que le soleil ne brille pas pendant toutes les heures de la journée à un endroit donné.<ref>Renewable Energy World, ''Solar Intermittency: How Big is the Problem?'' [Online], Available: http://www.renewableenergyworld.com/articles/2011/11/solar-intermittency-how-big-is-the-problem.html</ref> Il est donc impossible d'utiliser cette ressource de manière fiable pour la [[production d'électricité]] sans recourir au [[stockage d'électricité]].

Étant donné que la longueur des jours et les effets [[météo]]rologiques sont assez prévisibles, il existe des [[centrale thermique solaire|centrales électriques qui utilisent le stockage de la chaleur]] de l'énergie solaire afin de produire de l'énergie lorsque le soleil ne brille pas.

===Énergie éolienne===
[[File:Darling_Wind_Farm.jpg|250px|thumb|Figure 2. L'énergie éolienne est intermittente car elle dépend de nombreux facteurs externes et incontrôlables.<ref>Wikimedia Commons [Online], Available: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0d/Darling_Wind_Farm.jpg</ref>]]
:''[[Énergie éolienne|page principale]]''

L'énergie éolienne est considérée comme hautement intermittente et non répartissable parce qu'il s'agit d'une source d'énergie variable, ce qui signifie que sa production électrique dépend de nombreux facteurs, tels que la vitesse du [[vent]], la [[densité]] de l'air, les caractéristiques de l'[[Turbine éolienne|éolienne]] et d'autres encore. Tous ces facteurs changent également en fonction de l'emplacement du site. La vitesse du vent doit aussi être maintenue dans une certaine gamme (en fonction de l'éolienne), supérieure à 3,5 [[mètres par seconde|m/s]] pour produire de l'électricité, et inférieure à 25 m/s pour éviter d'endommager l'éolienne.<ref>DASH, ''Meteorologically Defined Limits to Reduction in the Variability of Outputs from a Coupled Wind Farm System in the Central US'' [Online], Available: http://dash.harvard.edu/bitstream/handle/1/10981611/Meteorologically%20defined%20limits%20to%20reduction%20in%20the%20variability%20of%20outputs%20from%20a%20coupled%20wind%20farm%20system%20in%20the%20Central%20US_1.pdf?sequence=6</ref> En tenant compte de l'intermittence de plusieurs parcs éoliens, il serait logique que la fiabilité augmente quelque peu, mais cela ne semble pas être le cas.<ref>David JC McKay, ''Sustainable energy - without the hot air'' [Online], Available: http://www.inference.phy.cam.ac.uk/withouthotair/c26/page_187.shtml</ref>

L'énergie éolienne est la source d'énergie primaire qui nécessite le plus d'options de stockage d'énergie de haute qualité. Une option, le [[stockage d'énergie par air comprimé]], semble particulièrement prometteuse.

===Énergie marémotrice===
[[File:barragediagram.jpg|250px|thumb|right|Figure 1: À marée basse, l'eau stockée s'écoule du réservoir vers la mer et fait tourner les turbines.<ref name = ref99>Strathclyde University/Energy Authority of New South Wales</ref>]]
:''[[Énergie marémotrice|page principale]]

L''''énergie marémotrice''' exploite l'[[énergie]] de la [[force des marées]] et de l'action des vagues afin de [[production éléctrique|générer de l'électricité]]. Contrairement à d'autres [[flux d'énergie primaire]], il s'agit d'une source d'énergie prévisible car les marées se produisent à des moments prévus.<ref name =Ref5>EMEC. (Accessed July 30, 2015). ''Marine Energy'' [Online], Available: http://www.emec.org.uk/marine-energy</ref> Cette prévisibilité présente un avantage par rapport à l'[[énergie éolienne]] et à l'[[énergie solaire]], car le soleil peut briller ou non un jour donné et le vent ne souffle pas toujours dans la mesure attendue. L'énergie marémotrice n'est toujours pas une [[source d'électricité répartissable]] car elle est disponible lorsque la nature la fournit, et pas nécessairement lorsqu'elle est nécessaire.<ref name =Ref7>Vision of Earth. (Accessed July 30, 2015). ''How can renewables deliver dispatchable power on demand?'' Available: http://www.visionofearth.org/industry/renewable-energy/renewable-energy-review/how-can-renewables-deliver-dispatchable-power-on-demand</ref>
==Références==
{{reflist}}

Modèle linéaire sans seuil

2022-08-11T18:00:59Z

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[[Category:Finit]]
[[en:Linear no-threshold model]]
[[File:LSS.png|thumb|400px|right|upright=2.4|alt=Figure 1:The LNT Model |Figure 1 : Le modèle LSS (ligne rouge) suppose une relation linéaire entre la dose et le risque de cancer. La ligne verte représente l'apparition naturelle du cancer sans les effets de rayonnements. Toute dose supérieure à la ligne pointillée représente des doses élevées (100 mSv). Il n'a jamais été démontré que les doses inférieures à ce seuil présentent une relation linéaire ; la réponse de la santé est presque certainement plus faible.]]
<onlyinclude>Le '''modèle linéaire sans seuil''' (LSS) est le [[modèle]] le plus couramment utilisé pour estimer les [[risque biologique|risques biologiques]] des [[rayonnement ionisant|rayonnements ionisants]].</onlyinclude> Le cancer n'est que l'un des problèmes que peuvent causer les rayonnements, un autre exemple étant le syndrome d'irradiation aiguë<ref>Voir par exemple BEIR VII, "Public summary" National Academies Press, 2006.</ref>. À terme, l'équipe [[Main Page| Energy Education]] aimerait avoir une ressource plus ou moins exhaustive sur les [[effets biologiques des rayonnements]], mais elle n'en dispose pas encore. Un résumé excellent des effets des rayonnements est le rapport [http://dels.nas.edu/resources/static-assets/materials-based-on-reports/reports-in-brief/beir_vii_final.pdf BEIR VII].

Le modèle linéaire sans seuil est basé sur les réponses biologiques aux doses de rayonnement fortes et aux débits de dose élevés. Bien entendu, plus la dose et le débit de dose sont élevés, plus la réponse biologique est forte ; plus la dose et le débit de dose sont faibles, plus la réponse est faible. Ce modèle suppose la relation la plus simple possible, une ligne droite, d'où le nom du modèle - '''linéaire''' sans seuil (LSS).

Les essais de ce [[modèle]] présentent plusieurs difficultés. La collecte de données pour le soutenir ou contredire est difficile, car la plupart des gens ne sont pas disposés à s'exposer à des niveaux de rayonnement dangereux (ou même proches du danger). Le LSS s'appuie sur des hypothèses pour [[extrapolation|extrapoler]] le dommage biologique à des niveaux inférieurs afin de compenser le manque de données.

Il est également difficile de déterminer la réponse biologique aux rayonnements à cause du délai entre l'exposition à un [[carcinogène]] et le moment où le cancer se développe effectivement. Cette période est appelée '''[[période de latence]]'''. Il est particulièrement difficile d'utiliser le LSS pour prédire le risque de développement d'un cancer (par rapport à la maladie aiguë due aux rayonnements), car un grand pourcentage de la population développera un cancer pour des raisons autres que l'exposition aux rayonnements, ce qui empêche d'établir un lien direct entre les deux.

Environ 40 % des personnes qui vivent toute leur vie développent un cancer. Beaucoup de choses provoquent le cancer - la génétique, les risques environnementaux et l'obésité en sont des exemples. Les risques de développer un cancer varient selon les populations, mais les rayonnements ne sont probablement que très rarement sa '''seule''' cause. <ref>Afin d'estimer les risques de cancer pour une population, il faut prendre en considération de nombreux facteurs. Voir, par exemple, BEIR VII, "Chapter 12, Estimating Cancer Risks." National Academies Press, 2006.</ref>

En raison de ces limites, ce modèle est avant tout un modèle politique, permettant de fixer des limites à l'exposition aux rayonnements, et il est largement utilisé à cette fin.<ref name="ref1">Mohan Doss, "Linear No-Threshold Model vs Radiation Hormesis," ''International Dose-Response Society,'' Vol. 11, pp. 496-512, 2013. Available: DOI: 10.2203/dose-response.13-005.Doss</ref> Ce modèle est délibérément conservateur ; il surestime presque certainement le risque lié à l'exposition aux rayonnements. Un modèle est nécessaire pour la prise de décisions politiques, et ce modèle fonctionne suffisamment bien pour que la plupart des organisations mondiales concernées l'aient adopté.

Les données permettant d'élaborer le modèle LSS proviennent des survivants japonais de la Seconde Guerre mondiale. Les victimes des bombardements de Nagasaki et d'Hiroshima, qui ont reçu la plus forte exposition aux [[rayonnement]]s, ont présenté une réponse accrue au risque.<ref>Voir, par exemple, BEIR VII, "Chapter 6, Atomic bomb survivor stud." National Academies Press, 2006.</ref> À partir de cette corrélation, les données ont ensuite été extrapolées jusqu'à l'origine, en supposant une relation linéaire sans seuil entre la dose et le risque de contracter un cancer. Un autre problème est qu'à de faibles doses de rayonnement, il est difficile de distinguer entre les taux de cancer naturels et ceux causés par les rayonnements.

==Hypothèses de LSS==
La relation linéaire qui existe entre le risque de cancer et le dosage repose sur les hypothèses suivantes :<ref name="ref2">Bernard L. Cohen, "Cancer Risk From Low-Level Radiation," ''American Roentgen Ray Society,'' Vol. 179, pp. 1137–1143, 2002.</ref> <br />

# Il existe une relation linéaire entre la cassure double-brin de l'ADN et la probabilité d'évolution vers un cancer.
# Le risque de cancer est linéairement proportionnel à la dose.
# Il n'y a aucun seuil, et le risque est additif.
# Le dosage l'emporte sur toute variable biologique.
# Le dosage est plus important que le débit de dosage.

Comme pour la plupart des modèles, les hypothèses ne sont que des approximations, mais la question se pose : s'agit-il de bonnes approximations de la réalité ? Si ces hypothèses sont suffisamment justes, le modèle LSS est un bon modèle scientifique ; si les hypothèses sont inexactes, c'est un mauvais modèle scientifique.

Quoi qu'il en soit, étant donné que le modèle sert principalement à définir les politiques publiques, le point important est que le modèle donne une '''surestimation du risque'''. Les détracteurs de l'approche LSS affirment qu'elle a rendu le public trop préoccupé par les effets biologiques des rayonnements, entraînant des niveaux de panique excessifs lors d'événements tels que l'[[accident nucléaire de Fukushima]]. Ils soulignent aussi le coût financier : il s'agit de rendre l'[[énergie nucléaire]] très chère plutôt que sauver des vies humaines, une idée pour laquelle l'équipe [[Page principale|Energy Education]] aura éventuellement une page plus détaillée.

=Les problèmes du modèle LSS=

L'un des arguments principaux contre le modèle LSS est qu'il ne tient pas compte des mécanismes de défense du corps humain. Le corps humain produit des enzymes qui réparent les lésions de l'ADN avec une efficacité de 99.99 % pour les cassures monobrin et de 90 % pour les cassures double-brin<ref name="ref2"/>. Certaines études ont montré que l'apoptose (mort cellulaire qui se produit naturellement dans le cycle de croissance des cellules) peut être stimulée par des rayonnements de faible intensité. Il a également été démontré que les rayonnements modifient la synchronisation du cycle cellulaire, augmentant ainsi le délai avant la prochaine division cellulaire (mitose).<ref name="ref2"/> Cela donne à la cellule plus de temps pour s'apercevoir de la lésion de l'ADN et entrer en apoptose avant la mitose, ce qui empêche la cellule de devenir cancéreuse, en éliminant la cellule problématique et en l'empêchant de se reproduire. Le corps humain subit des dommages à l'ADN par des produits chimiques corrosifs et des processus thermiques des millions de fois par jour ; cependant, seulement environ un dommage à l'ADN par cellule par jour reste non réparé.<ref name="ref2"/>

Il existe de nombreux modèles de réponse biologique aux rayonnements qui montrent que le modèle LSS est déraisonnable à faible dose. Un modèle surprenant est l'[[hormèse des rayonnements]], selon lequel la stimulation par des rayonnements ionisants de faible niveau présente des avantages.<ref name="ref3">T. D. Luckey, "Radiation Hormesis: The Good, The Bad, And The Ugly," ''International Hormesis Society,''2006, pp. 4(3):169–190 Available: DOI: 10.2203/dose-response.06-102.Luckey.</ref> D'autres scientifiques ont remarqué que les humains ont souvent une [[réponse en phase adaptative]] : les rayonnements ionisants de faible intensité semblent capables de conditionner les cellules pour qu'elles aient de meilleures réponses à des doses de rayonnement plus élevées.<ref>SVoir par exemple BEIR VII "Appendix D, Hormesis" National Academies Press, c2006.</ref> Certains modèles supposent un risque plus élevé à des débits de dose plus faibles (modèle super linéaire), mais ce modèle ne représente pas ce que la biologie nous apprend, et les données ne sont pas suffisantes pour étayer cette idée.

Les effets biologiques des rayonnements restent un domaine de recherche actif dans la communauté scientifique.

==En savoir plus==
*[[Rayonnement ionisant]]
*[[Énergie des noyaux]]
*[[Interaction nucléaire forte]]
*[[Demi-vie]]
*Ou explorez une [[Special:Au hasard|page au hasard]]

=Références=
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Demi-vie

2022-08-11T18:00:59Z

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[[Category:Finit]]
[[es:Vida media]]
[[en:Half life]]
[[File:Demi-vie.png|400px|thumb|Figure 1. Un graphique montrant la désintégration d'un noyau radioactif au fil du temps. La demi-vie est le temps nécessaire pour que la masse ou l'activité de la source (le nombre d'événements de désintégration par seconde) tombe à la marque de 50 %. Dans cette image, la demi-vie est d'un an.<ref>''Created internally by a member of the Energy Education team''</ref>]]

<onlyinclude>La '''demi-vie''' est le temps nécessaire pour que la moitié de la valeur initiale d'une certaine quantité d'un élément [[radioactif]] se désintègre. Cela implique également qu'une demi-vie est le temps qu'il faut pour que l'activité d'une source se réduise à la moitié de sa valeur initiale.</onlyinclude><ref name="RE1">GCSE Physics. (July 23, 2015). ''Half Life'' [Online]. Available: http://www.gcsescience.com/prad16-half-life.htm</ref> Ces [[atome]]s radioactifs libèrent de l'énergie pour devenir de nouveaux types d'atomes à un rythme mesurable appelé [[désintégration radioactive]].

Toutes les matières radioactives contiennent des noyaux instables, c'est-à-dire des noyaux qui vont se désintégrer. Certains noyaux d'une substance peuvent déjà être dans leur état stable, mais la proportion de noyaux stables et instables dans un échantillon peut varier. Les noyaux stables d'un échantillon sont immuables (et dans un état énergétique stable), mais les noyaux instables vont subir une sorte de désintégration nucléaire au fil du temps pour devenir stables.<ref>HyperPhysics. (July 23, 2015). ''Radioactive Half-Life'' [Online]. Available; http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nuclear/halfli.html</ref> Le résultat est une émission d'une certaine forme d'énergie qui se déplace sous forme de « rayon », c'est pourquoi nous l'appelons [[rayonnement]]. Comme la demi-vie est une mesure du temps, elle constitue une valeur qui détermine mesurer combien de temps il faudra pour que cette énergie atteigne un état [[énergie|énergétique]] plus stable.<ref name="RE1"/>

Différentes substances subissent une perte de leur radioactivité plus rapidement que d'autres. Pour certains éléments radioactifs, la moitié de leurs noyaux instables se désintègrent en moins d'une seconde. Par exemple, le krypton 101 a une demi-vie d'environ dix millionièmes de seconde.<ref name = "Chart"/> En revanche, certains éléments ont une demi-vie extrêmement longue et nécessitent des milliards d'années pour se désintégrer. L'[[uranium|uranium 238]] a une demi-vie de 4,51 '''milliards''' d'années.<ref name="RE1"/> Cela signifie qu'il faudrait des milliards d'années pour que l'uranium 238 se désintègre en un rapport de moitié uranium 238 et moitié [[thorium|thorium 234]]. L'uranium 235 (un autre [[isotope]] naturel de l'uranium) a une demi-vie plus courte que l'uranium 238, soit seulement ~700 millions d'années.<ref name = "Chart"/> <ref name = "Chart">Chart of the nuclides. (July 24, 2015). ''Half-Life'' [Online]. Available; http://www.nndc.bnl.gov/chart/reCenter.jsp?z=92&n=143</ref>

==Équation==
Il existe une équation fréquemment utilisée pour déterminer combien d'une certaine substance radioactive reste après un temps donné. Cela est déterminé à partir de propriétés, telles que la demi-vie d'une substance et la quantité de cette substance présente au départ. L'équation utilisée est la suivante :
<center><math>N = N_o \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{t}{t_{1/2}}}</math></center>

où :
* <math>N</math> est la quantité de la substance après un certain temps
* <math>N_o</math> est la quantité initiale de la substance
* <math>t</math> est le temps qui s'est écoulé
* <math>t_{1/2}</math> est la demi-vie de la substance

Une équation similaire peut être utilisée pour montrer comment l'activité de la substance diminue avec le temps. Pour exprimer cela, l'équation prend la forme :
<center><math>A = A_o \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{t}{t_{1/2}}}</math></center>

où :
* <math>A</math> est l'activité de la substance après un certain temps
* <math>A_o</math> est l'activité initiale de la substance
* <math>t</math> est le temps qui s'est écoulé
* <math>t_{1/2}</math> est la demi-vie de la substance

Le graphique de la figure 1 est une représentation visuelle des équations ci-dessus. Il est important de noter que quelle que soit la longueur de la demi-vie (qu'elle soit de plusieurs millions d'années ou de quelques nanosecondes), la forme du graphique sera la même.
La connaissance des demi-vies aide les géologues à dater les roches, en utilisant la [[datation radio-isotopique]].

<html>
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/kYD1gXnppzc" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>
</html>

==En savoir plus==
*[[Radioactif]]
*[[Radioactif vs irradié]]
*[[Désintégration radioactive]]
*[[Deuxième loi de la thermodynamique]]
*Ou explorez une [[Spécial:Au hasard|page au hasard]]

==Références==
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Désintégration gamma

2022-08-11T18:00:59Z

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<onlyinclude>La '''désintégration gamma''' est un type de désintégration radioactive qu'un noyau peut subir. Ce qui distingue ce type de désintégration de la [[désintégration alpha]] ou de la [[désintégration bêta]], c'est qu'aucune particule n'est éjectée du noyau lorsqu'il subit ce type de désintégration. Au lieu de cela, une forme de haute énergie de [[rayonnement électromagnétique]] - un [[photon]] de rayon gamma - est libérée.</onlyinclude> Les rayons gamma sont simplement des photons dont l'énergie est extrêmement élevée et qui sont hautement [[ionisation|ionisants]].<ref name=EPA /> De plus, le rayonnement gamma est unique dans le sens où le fait de subir une désintégration gamma ne change pas la structure ou la composition de l'[[atome]]. Au contraire, il ne modifie que l'énergie de l'atome puisque le rayon gamma ne porte aucune [[charge]] et n'a pas de [[masse]] associée.

[[File:rayon pen.png|400px|framed|center|Figure 1. Différents niveaux de pénétration des différents produits de désintégration, le gamma étant l'un des plus pénétrants.<ref>Chubu Electric Power. (May 26, 2015). ''Characteristics of radiation and radioactivity'' [Online]. Available: http://hamaoka.chuden.jp/english/radioactivity/aspect.html</ref><ref name=pic>''Created internally by a member of the Energy Educaation team''.</ref>]]

Pour qu'un noyau puisse subir une désintégration gamma, il doit se trouver dans une sorte d'état énergétique excité. Des expériences ont montré que les protons et les neutrons se trouvent dans des états discrets d'[[énergie]] à l'intérieur du noyau, pas très différents des états excités que les [[électron]]s peuvent occuper dans les atomes.<ref name="RE1"/> Ainsi, si un [[proton]] ou un [[neutron]] à l'intérieur du noyau passe à un état excité - généralement à la suite d'une désintégration alpha ou bêta - le nouveau noyau fils doit, d'une manière ou d'une autre, libérer de l'énergie pour permettre au proton ou au neutron de revenir à l'état fondamental. Lorsque le [[nucléon]] effectue cette transition d'un état de haute énergie à un état de basse énergie, un photon gamma est émis. L'équation générale qui représente ce processus est la suivante :

<center><math>A^* \rightarrow A + \gamma</math></center>

où :
* <math>A^*</math> est l'atome excité
* <math>A</math> est un état neutre de l'atome excité initial
* <math>\gamma</math> est le photon du rayon gamma libéré

[[File:gamma.png|400px|framed|center|Figure 2. Diagramme montrant la désintégration gamma d'un noyau.<ref name=pic>''Created internally by a member of the Energy Education team.</ref>]]

Il est important de savoir qu'un atome subit un [[rayonnement]] gamma, mais il est également possible de déterminer la [[fréquence]] du rayonnement gamma émis si l'on connaît les états initial et final du nucléon à l'intérieur du noyau. L'équation représentant la fréquence du rayonnement gamma est la suivante :<ref name="RE1">Physics Handbook. (May 14, 2015). ''Gamma Decay'' [Online]. Available: http://www.physicshandbook.com/topic/topicg/gamma.htm</ref>

<center><math>E_i - E_f = hf </math></center>

où :
* <math>E_i</math> est l'état initial, de plus haute énergie, du nucléon
* <math>E_f</math> est l'état final, de plus basse énergie, du nucléon
* <math>h</math> est la [[constante de Planck]]
* <math>f</math> est la fréquence du rayonnement émis

Outre les noyaux radioactifs, il existe de nombreux objets dans l'espace qui émettent des niveaux élevés de rayonnement gamma.

==Applications et importance==
Les rayons gamma peuvent parfois être nocifs en raison du fait qu'ils sont généralement de très haute énergie et pénètrent donc très facilement la matière. Comme ils pénètrent si facilement, ils font partie des rayonnements les plus utiles à des fins médicales.<ref>HyperPhysics. (May 14, 2015). ''Radioactivity'' [Online]. Available: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nuclear/radact2.html#c1</ref>

Certains des émetteurs gamma les plus utilisés sont le cobalt-60, le césium-137 et le technétium-99m. Le césium est largement utilisé en radiothérapie - le traitement du cancer à l'aide de rayons gamma - ainsi que pour mesurer la densité du sol sur les chantiers de construction et pour étudier les [[section transversale de la Terre|couches de la Terre]] souterraine dans les puits de [[pétrole]]. Le cobalt est utilisé pour stériliser les équipements médicaux et irradier les aliments, tuant ainsi les bactéries et pasteurisant les aliments. Le technétium-99m (qui a une demi-vie plus courte que le technétium-99) est le plus utilisé pour les tests médicaux de diagnostic visant à étudier le cerveau, les os et les organes internes. De même, l'exposition aux rayons gamma peut améliorer la durabilité du bois et des plastiques, et est donc utilisée pour renforcer les revêtements de sol dans les zones à fort trafic.<ref name=EPA>US EPA. (May 14, 2015). ''Gamma Rays'' [Online]. Available: http://www.epa.gov/radiation/understand/gamma.html#use</ref>

En outre, l'[[uranium|uranium-238]] et l'uranium-235 qui sont utilisés dans le combustible des centrales nucléaires - subissent des désintégrations alpha et gamma lors de leur utilisation. Immédiatement après le processus de fission, des rayons gamma sont libérés, ce qui entraîne des niveaux élevés de rayonnement présents autour du réacteur. Toutefois, des mesures de sécurité sont en place pour garantir que les travailleurs ne s'approchent pas assez près de cette zone radioactive pour être affectés.<ref>Nuclear Regulatory Commission. (May 14, 2015). ''Radiation Sources at Nuclear Plants'' [Online]. Available: http://www.nrc.gov/reading-rm/basic-ref/teachers/07.pdf</ref>

==Références==
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Désintégration bêta

2022-08-11T18:00:59Z

Jmdonev : 1 version importée

[[File:betaminus.png|360px|thumb|right|Figure 1. Un modèle de désintégration bêta-minus, montrant l'éjection d'un électron du noyau et la transformation spécifique d'un neutron.<ref>Wikimedia Commons. (July 22, 2015). ''Beta Minus Decay'' [Online]. Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/aa/Beta-minus_Decay.svg/1024px-Beta-minus_Decay.svg.png</ref>]]

<onlyinclude>La '''désintégration bêta''' est un processus de [[désintégration nucléaire]] dans lequel un [[noyau]] instable se [[transmutation|transforme]] et éjecte des particules pour devenir plus stable. Il existe deux types différents de désintégration bêta - bêta moins et bêta plus.</onlyinclude> Dans ces deux désintégrations, un [[nucléon]] du noyau est transformé en un autre type de nucléon, libérant ainsi des particules. Les désintégrations bêta moins et bêta plus sont modérément pénétrantes (c'est-à-dire que le rayonnement peut pénétrer profondément dans un objet solide). Il existe un processus étroitement lié appelé [[capture d'électron]], dans lequel un électron est capturé dans le noyau et qui agit exactement comme le bêta plus.

La désintégration bêta minus se produit lorsqu'un noyau possède trop de [[neutron]]s. Dans ce type de désintégration, un neutron du noyau est transformé en un [[proton]] et un [[électron]], l'électron étant éjecté du noyau. Pour garantir le respect des [http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/particles/parint.html règles de la physique des particules], une minuscule particule appelée [http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/particles/neutrino.html anti-neutrino] est également libérée.<ref name="RE3">Study Physics. (July 22, 2015). ''Beta Decay'' [Online]. Available: http://www.studyphysics.ca/2007/30/08_atomic/43_decay.pdf</ref> L'équation générale représentant la désintégration bêta moins est :

<center><math>^A_ZX_N \rightarrow ^A_{Z+1}Y_{N-1} + e^- + \bar{\nu}</math></center>

où :
* <math>^A_ZX_N</math> est le noyau parent
* <math>^A_{Z+1}Y_{N-1}</math> est le noyau fils
* <math>e^-</math> est la particule bêta libérée, un électron
* <math>\bar{\nu}</math> est l'anti-neutrino libéré

La désintégration bêta plus provient d'un noyau contenant trop de protons. Dans ce type de désintégration, un proton du noyau est transformé en un neutron et un [[positron]] (qui est simplement une version positive de l'électron). Pour garantir le respect des [http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/particles/parint.html règles de la physique des particules], une minuscule particule appelée [http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/particles/neutrino.html neutrino] est également libérée.<ref name="RE3"/> L'équation générale représentant la désintégration bêta positive est :

<center><math>^A_ZX_N \rightarrow ^A_{Z-1}Y_{N+1} + e^+ + \nu</math></center>

où :
* <math>^A_ZX_N</math> est le noyau parent
* <math>^A_{Z-1}Y_{N+1}</math> est le noyau fille
* <math>e^+</math> est la particule bêta libérée, un positron.
* <math>\nu</math> est le neutrino libéré.

Dans les désintégrations bêta moins et bêta plus, c'est l'[[interaction nucléaire faible]] qui entraîne la transformation d'un nucléon en un nucléon différent.

==Sécurité==
Le rayonnement bêta est légèrement plus pénétrant que la [[désintégration alpha]], mais il est encore loin d'être aussi pénétrant que la [[désintégration gamma]]. D'une manière générale, comme le rayonnement bêta n'est pas extrêmement pénétrant, il est plutôt un problème lorsqu'il est ingéré. Si une source bêta pénètre dans le corps, elle endommage les tissus et peut augmenter le risque de cancer.<ref name="RE2">US EPA. (July 22, 2015). ''Beta Particles'' [Online]. Available: http://www.epa.gov/radiation/understand/beta.html#healtheffects</ref> La figure 2 montre les niveaux relatifs de pénétration d'une variété de différents types de rayonnement.

[[File:rayon pen.png|400px|framed|center|Figure 2. Différents niveaux de pénétration de différents produits de désintégration, la désintégration gamma étant l'un des plus pénétrants et la désintégration alpha l'un des moins pénétrants.<ref>Chubu Electric Power. (May 26, 2015). ''Characteristics of radiation and radioactivity'' [Online]. Available: http://hamaoka.chuden.jp/english/radioactivity/aspect.html</ref><ref name=pic>''Created internally by a member of the Energy Education team''.</ref>]]

L'exposition aux [[rayonnement]]s bêta peut entraîner une grande variété d'effets sur la santé. En général, l'exposition aux sources de désintégration bêta est de nature chronique. Les effets chroniques sont le résultat d'expositions de faible niveau aux rayonnements bêta sur une période prolongée, et peuvent prendre entre 5 et 30 ans pour se développer.<ref name="RE2"/> L'effet secondaire le plus important de l'exposition est le cancer. Certains émetteurs bêta se répartissent dans tout le corps - comme le carbone-14 (qui existe naturellement à des niveaux qui ne causent aucun dommage au corps humain) - tandis que d'autres s'accumulent dans des organes spécifiques. C'est le cas par exemple de l'iode-131, qui se concentre dans la glande thyroïde et augmente le risque de cancer de la thyroïde.<ref name="RE2"/>

==Applications et importance==
Les éléments qui présentent une désintégration bêta peuvent avoir des applications médicales utiles. La thérapie par radionucléides (RNT) ou radiothérapie est un traitement du cancer qui utilise la désintégration bêta. Dans ce processus, le lutécium-177 ou l'yttrium-90 est fixé à une molécule et ingéré.<ref name="RE1">ChemTeacher. (July 22, 2015). ''Beta Decay'' [Online]. Available: http://chemteacher.chemeddl.org/services/chemteacher/index.php?option=com_content&view=article&id=66M</ref> Une fois dans le corps, cette molécule se déplace jusqu'aux cellules cancéreuses. Les atomes radioactifs subissent alors un processus de désintégration, libérant des particules bêta et tuant les cellules cancéreuses proches.

De plus, la datation au carbone repose sur les propriétés de la désintégration bêta. Pour déterminer l'âge approximatif des objets, du bois et des restes d'animaux, il faut déterminer le rapport entre le carbone-14 et le carbone-12 dans un objet.<ref name="RE1"/> Le carbone-14 est généré par la [[lumière du soleil]] dans l'[[atmosphère]] à partir de l'[[azote]]-14, que les plantes respirent lors de la [[photosynthèse]], et il y a donc une certaine quantité de carbone-14 dans les restes organiques. Les plantes sont mangées par les animaux et reçoivent également du carbone-14. Lorsqu'un corps organique commence à se décomposer, une partie de ce carbone-14 se transforme en azote-14 (par un processus de désintégration bêta) et, au fil des ans, la quantité de carbone-14 dans l'échantillon s'épuise.<ref name="RE1"/> En examinant le rapport entre le carbone-14 et le carbone-12, on peut déterminer l'âge approximatif de l'artefact.

Pour en savoir plus sur la désintégration bêta, veuillez consulter [http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nuclear/beta.html hyperphysics].

==PhET==
L'[http://phet.colorado.edu/ Université de Colorado] nous a gracieusement autorisés à utiliser la simulation PhET suivante. Cette simulation illustre comment les noyaux radioactifs se désintègrent par désintégration bêta, et montre la demi-vie de ces atomes.
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<html>
<div style="position: relative; width: 300px; height: 197px;"><a href="http://phet.colorado.edu/sims/nuclear-physics/beta-decay_fr.jnlp" style="text-decoration: none;"><img src="http://phet.colorado.edu/sims/nuclear-physics/beta-decay-600.png" alt="Beta Decay" style="border: none;" width="300" height="197"/><div style="position: absolute; width: 200px; height: 80px; left: 50px; top: 58px; background-color: #FFF; opacity: 0.6; filter: alpha(opacity = 60);"></div><table style="position: absolute; width: 200px; height: 80px; left: 50px; top: 58px;"><tr><td style="text-align: center; color: #000; font-size: 24px; font-family: Arial,sans-serif;">Click to Run</td></tr></table></a></div>
</html>
</center>

==Références==
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Désintégration alpha

2022-08-11T18:00:59Z

Jmdonev : 1 version importée

[[File:alphadecay.png|360px|thumb|right|Figure 1. Modèle de désintégration alpha, montrant l'éjection d'une particule alpha d'un noyau.<ref>Wikimedia Commons. (July 22, 2015). ''Alpha Decay'' [Online]. Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/79/Alpha_Decay.svg/1280px-Alpha_Decay.svg.png</ref>]]

<onlyinclude>La '''désintégration alpha''' est un processus de [[désintégration nucléaire]] dans lequel un [[noyau]] instable se [[transmutation|transforme]] en un autre élément par l'émission d'une particule composée de deux [[proton]]s et de deux [[neutron]]s.<ref>Jefferson Lab. (July 22, 2015). ''Alpha Decay'' [Online]. Available: http://education.jlab.org/glossary/alphadecay.html</ref> Cette particule éjectée est connue sous le nom de particule alpha et est simplement un noyau d'[[hélium]].</onlyinclude> Les particules alpha ont une masse relativement importante et une charge positive. Cette grande masse signifie que les particules alpha ne peuvent pas aller très loin dans l'air, ou pénétrer très profondément dans un solide. Les particules alpha n'affectent que les surfaces, c'est pourquoi la désintégration alpha est rarement utilisée en thérapie externe par [[isotope médical|rayonnement médical]].<ref name="RE1">HyperPhysics. (July 22, 2015). ''Alpha Radioactivity'' [Online]. Available: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nuclear/radact.html#c2</ref>

La désintégration alpha a été initialement distinguée des autres formes de rayonnement par Ernest Rutherford en observant la déviation du rayonnement à travers un [[champ magnétique]]. Les particules alpha ont une charge <math>+2e</math> et dévient dans un champ magnétique selon cette charge.<ref name="RE2">StudyPhysics. (July 22, 2015). ''Alpha, Beta, and Gamma Decay'' [Online]. Available: http://www.studyphysics.ca/2007/30/08_atomic/43_decay.pdf</ref>

L'équation générale représentant la désintégration alpha est :

<center><math>^A_ZX \rightarrow ^{A-4}_{Z-2}Y + ^4_2He</math></center>

where:
* <math>^A_ZX</math> Est le noyau parent, le noyau de départ.
* <math>A</math> C'est le nombre total de [[nucléon]]s (le nombre de neutrons plus le nombre de protons).
* <math>Z</math> Est le nombre total de protons.
* <math>^{A-4}_{Z-2}Y</math> est le noyau fille, le noyau terminal
* <math>^4_2He</math> est la particule alpha libérée

==Sécurité==
Même si elle est peu pénétrante, l'ingestion d'une substance qui subit une désintégration alpha est nocive car les particules alpha éjectées peuvent endommager très facilement les tissus internes malgré sa faible portée. Ces dommages résultent du contact avec les membranes et les cellules vivantes.<ref name="RE1"/> La figure 2 présente un diagramme qui illustre les différents niveaux de pénétration pour différents types de rayonnement.

[[File:Rayon pen.png|400px|framed|center|Figure 2. Différents niveaux de pénétration des différents produits de désintégration, la [[désintégration gamma]] étant l'une des plus pénétrantes et l'alpha l'une des moins pénétrantes.<ref>Chubu Electric Power. (May 26, 2015). ''Characteristics of radiation and radioactivity'' [Online]. Available: http://hamaoka.chuden.jp/english/radioactivity/aspect.html</ref><ref name=pic>''Created internally by a member of the Energy Educaation team''.</ref>]]

En général, les effets des particules alpha sur la santé varient en fonction de la manière dont l'exposition a lieu. Si l'émetteur alpha est inhalé, avalé ou absorbé dans la circulation sanguine, il peut y avoir des dommages biologiques chroniques. Ces dommages augmentent le risque de cancer chez une personne. Le rayonnement alpha est connu pour provoquer le cancer du poumon chez l'homme si l'émetteur alpha est inhalé. L'inhalation de [[radon]], un émetteur alpha, est l'une des principales sources de maladies liées à la désintégration alpha chez l'homme.<ref name=epa>US EPA. (July 22, 2015). ''Alpha Particles'' [Online]. Available: http://www.epa.gov/radiation/understand/alpha.html#properties</ref>

==Applications et importance==
[[File:InsideSmokeDetector.jpg|360px|thumb|right|Figure 3. Le fonctionnement interne d'un détecteur de fumée.<ref>By MD111 (https://www.flickr.com/photos/md111/3266158320/) [CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)], via Wikimedia Commons (Accessed May 8th, 2018.) from https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/23/InsideSmokeDetector.jpg</ref>]]
Les éléments [[Radioactivité|radioactifs]] qui subissent une désintégration alpha sont utilisés dans les détecteurs de fumée (voir figure 3). L'[[américium]] est un élément fréquemment utilisé car il constitue une source importante de particules alpha. À l'intérieur du détecteur de fumée, des particules alpha sont libérées. Ceci à son tour [[ionisation|ionise]] l'air à l'intérieur du détecteur. La fumée présente dans le détecteur absorbe ce rayonnement alpha. Ainsi, en présence de fumée, l'ionisation est modifiée et l'alarme se déclenche.<ref>BBC Bitesized. (July 22, 2015). ''Uses of Radiation'' [Online]. Available: http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/ocr_gateway_pre_2011/living_future/4_nuclear_radiation2.shtml</ref>

De même, les particules alpha sont utilisées dans un processus connu sous le nom de spectroscopie X-ray des particules alpha (APXS). Ce procédé est utilisé pour déterminer la composition élémentaire des roches et des sols. La NASA a utilisé cette méthode lors de ses missions sur Mars, notamment les missions Pathfinder, pour déterminer les éléments présents dans les roches martiennes.<ref name=uses>ChemTeacher. (July 22, 2015). ''Alpha Decay'' [Online]. Available: http://chemteacher.chemeddl.org/services/chemteacher/index.php?option=com_content&view=article&id=65</ref>

Les particules alpha ont également une certaine utilité dans le domaine médical. Un nouveau traitement du cancer connu sous le nom de thérapie alpha ciblée ou TAT utilise la désintégration alpha pour tuer les cellules cancéreuses. Le [[plomb]]-212 est ingéré et se déplace jusqu'au site de la tumeur, puis émet un [[rayonnement]] alpha qui tue toutes les cellules de la région.<ref name=uses/>

==PhET==
L'[http://phet.colorado.edu/ Université du Colorado] nous a gracieusement autorisés à utiliser la simulation PhET suivante. Cette simulation illustre la désintégration des noyaux radioactifs par désintégration alpha et montre la demi-vie de ces atomes.
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<div style="position: relative; width: 300px; height: 197px;"><a href="http://phet.colorado.edu/sims/nuclear-physics/alpha-decay_fr.jnlp" style="text-decoration: none;"><img src="http://phet.colorado.edu/sims/nuclear-physics/alpha-decay-600.png" alt="Alpha Decay" style="border: none;" width="300" height="197"/><div style="position: absolute; width: 200px; height: 80px; left: 50px; top: 58px; background-color: #FFF; opacity: 0.6; filter: alpha(opacity = 60);"></div><table style="position: absolute; width: 200px; height: 80px; left: 50px; top: 58px;"><tr><td style="text-align: center; color: #000; font-size: 24px; font-family: Arial,sans-serif;">Click to Run</td></tr></table></a></div>
</html>
</center>

== En savoir plus ==
Pour de plus amples informations, veuillez consulter les pages connexes ci-dessous :
*[[Demi-vie]]
*[[Désintégration bêta]]
*[[Désintégration gamma]]
*[[Interaction nucléaire forte]]
*[[Special:Random|ou explorez une page au hasard !]]

==Références==
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Rayonnement ionisant

2022-08-11T18:00:59Z

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[[Category:Finit]]
[[en:Ionizing radiation]]
[[File:Photoelectric fr.png|400px|framed|right|Figure 1. Le rayonnement ionisant est un rayonnement qui peut arracher des électrons des atomes. Ce processus est illustré ci-dessus.<ref>''Created internally by a member of the Energy Education team.''</ref>]]
<onlyinclude>Le '''rayonnement ionisant''' est un type spécifique de transmission d'énergie ([[rayonnement]]), qui possède suffisamment d'[[énergie]] pour enlever les [[électron]]s des [[atome]]s, transformant les atomes en ions. Cela signifie que lorsqu'un atome ou une particule est frappé par un de ces vecteurs d'énergie, l'énergie n'est pas absorbée, mais elle rompt le lien entre l'électron et le noyau de l'atome, l''''ionisant'''. Les particules qui en résultent sont donc appelées [[ion]]s. D'une manière générale, les énergies entrantes des particules [[désintégration alpha|alpha]], [[désintégration bêta|bêta] et des photons de [[désintégration gamma|rayons gamma]] sont supérieures aux énergies d'[[ionisation]] des atomes et des molécules.</onlyinclude> Cela signifie que les rayonnements [[désintégration alpha|alpha]], [[désintégration bêta|bêta]] et [[désintégration gamma|gamma]] sont tous des exemples de rayonnements ionisants.<ref name=phys>R. Knight. (May 20, 2015). ''Physics for Scientists and Engineers'', 3rd ed. U.S.A.: Pearson</ref> Les rayonnements ionisants sont importants car ils peuvent produire un certain nombre d'effets secondaires physiologiques, tant négatifs (comme le cancer) que positifs (comme le traitement du cancer).<ref name="RE1">Hyperphysics. (May 19, 2015). ''Ionizing Radiation'' [Online]. Available: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/mod4.html</ref>

Les [[compteur Geiger|compteurs Geigers]] fonctionnent en utilisant cette ionisation. Les compteurs Geiger sont des instruments qui détectent des rayonnements ionisants. Ils ne peuvent pas détecter de rayonnements non-ionisants, car ils dépendent des ions pour produire un signal électrique.

==Utilisations des rayonnements ionisants==
Les différentes formes de rayonnements ionisants ont des utilisations différentes. La radiothérapie, un traitement du cancer, utilise la désintégration bêta et ses propriétés ionisantes pour tuer les cellules cancéreuses.<ref name="RE2">ChemTeacher. (July 22, 2015). ''Beta Decay'' [Online]. Available: http://chemteacher.chemeddl.org/services/chemteacher/index.php?option=com_content&view=article&id=66M</ref> Le rayonnement alpha est également utilisé dans le domaine médical: la thérapie alpha ciblée vise à tuer le cancer.

L'utilisation des rayonnements ionisants n'est pas limitée à la médecine. Les propriétés ionisantes de l'[[américium]] permettent de l'utiliser dans les [[détecteur de fumée|détecteurs de fumée]]. À l'intérieur du détecteur de fumée, des particules alpha provenant de l'américium sont libérées. Cela à son tour [[ionisation|ionise]] l'air à l'intérieur du détecteur. La fumée présente dans le détecteur absorbe ce rayonnement alpha. En cas de présence de fumée, l'ionisation se modifie, déclenchant l'alarme.<ref>BBC Bitesized. (July 22, 2015). ''Uses of Radiation'' [Online]. Available: http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/ocr_gateway_pre_2011/living_future/4_nuclear_radiation2.shtml</ref> En outre, le cobalt - une source de rayonnement gamma ionisant - est utilisé pour stériliser les équipements médicaux et [[irradier les aliments]], tuant les bactéries et pasteurisant les aliments.<ref name=EPA>US EPA. (May 14, 2015). ''Gamma Rays'' [Online]. Available: http://www.epa.gov/radiation/understand/gamma.html#use</ref>

==Conséquences sanitaires==
Les [[effets biologiques des rayonnements]] varient en fonction du volume, de la durée et du type de rayonnement auquel une personne est exposée. Les rayonnements ionisants sont produits lorsque des matières radioactives se désintègrent, causant des dommages aux tissus vivants qui ne peuvent pas toujours être réparés.<ref name="RE3">US EPA. (July 8, 2015). ''Health Effects: Radiation'' [Online]. Available: http://www.epa.gov/radiation/understand/health_effects.html#q1</ref> Cette exposition peut être thérapeutique, comme le traitement du cancer, ou nuisible. L'exposition chronique aux rayonnements peut entraîner un cancer, à la suite de dommages au niveau cellulaire ou moléculaire. L'exposition, en particulier dans les cellules à croissance rapide, peut provoquer des mutations qui peuvent être nuisibles. Les effets d'une exposition aiguë aux rayonnements ionisants apparaissent rapidement et comprennent des brûlures et le syndrome d'irradiation. Les symptômes du syndrome d'irradiation sont les suivants : des nausées, une faiblesse, une perte de cheveux et une diminution de la fonction des organes. Cette maladie peut entraîner la mort si la dose est suffisamment élevée.<ref name="RE3"/>

==Connaître le nucléaire==
Cette vidéo a été créée par l'Équipe d'éducation en matière d'énergie pour mieux expliquer les rayonnements ionisants :
<html>
<iframe width="560" height="315" src="https://www.youtube.com/embed/PEDpFhwUN8w" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture" allowfullscreen></iframe>
</html>

==En savoir plus==
*[[Rayonnement]]
*[[Énergie]]
*[[Désintégration alpha]]
*[[Désintégration gamma]]
*[[Photon]]
*Ou explorez une [[Spécial:Au hasard|page au hasard]]

==Références==
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[[Category:Uploaded]]

Eau lourde

2022-08-11T18:00:59Z

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[[Category:Finit]]
[[File:heavywater2.png|400px|framed|right|Figure 1. Une molécule d'eau lourde.<ref>Wikimedia Commons. (June 16, 2015). ''Heavy Water'' [Online]. Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e4/Heavy-water-3D-vdW.svg</ref>]]
[[en:Heavy water]]

<onlyinclude>L''''eau lourde''' est l'eau qui contient de l'hydrogène lourd, également connu comme '''[[deutérium]]''', à la place de l'[[hydrogène]] ordinaire. Il peut également être écrit comme '''<sup>2</sup>H<sub>2</sub>O''' ou '''D<sub>2</sub>O'''. </onlyinclude> Le deutérium est différent de l'hydrogène habituellement présent dans l'eau, appelé '''[[protium]]''', car chaque [[atome]] de deutérium contient un [[proton]] et un [[neutron]]. Par contre, l'hydrogène ordinaire ne contient qu'un seul proton, d'où vient son nom de « protium ».<ref>Anne Marie Helmenstine. (June 16, 2015). ''What Is Heavy Water?'' [Online]. Available: http://chemistry.about.com/od/waterchemistry/f/What-Is-Heavy-Water.htm</ref>

L'eau lourde existe dans la nature mais en quantités beaucoup plus faibles que l'eau ordinaire. Il y a environ une molécule d'eau lourde sur vingt millions de molécules d'eau standard. Étant donné que le deutérium est un [[isotope]] stable, l'eau lourde n'est pas [[radioactivité|radioactive]].<ref>Anne Marie Helmenstine. (June 16, 2015). ''Is Heavy Water Radioactive?'' [Online]. Available: http://chemistry.about.com/od/waterchemistry/f/Is-Heavy-Water-Radioactive.htm</ref>

L'eau lourde est un matériau important pour les réacteurs nucléaires. En outre, elle a été utilisée au Canada pour détecter les [[neutrino]]s provenant du [[Soleil]] à l'[https://www.snolab.ca/science/experiments/sno Observatoire de neutrinos de Sudbury], fournissant des informations importantes sur la physique subatomique.
==Utilisation en tant que modérateur==
:: [[Modérateur de neutron|''article principal'']]
Dans les réacteurs de [[fission nucléaire]], les neutrons doivent être ralentis pour qu'une [[réaction en chaîne de fission]] se produise. Ce processus de ralentissement des neutrons est appelé [[modération]], et le matériau qui ralentit ces neutrons est appelé [[modérateur de neutrons]]. L'eau lourde est l'un des deux modérateurs qui permettent d'utiliser l'uranium naturel comme combustible, l'autre étant le [[graphite]].<ref name=ref3/>

Un [[réacteur à eau lourde]] utilise l'eau lourde comme caloporteur et modérateur. Le deutérium sert de modérateur, car il absorbe moins de [[neutron]]s que l'hydrogène. Ceci est extrêmement important, car les réactions de fission nucléaire nécessitent des neutrons pour effectuer leurs réactions en chaîne.<ref name=wolf>R. Wolfson, "Nuclear fission" in ''Energy, Environment, and Climate'', 2nd ed., New York, NY: W.W. Norton & Company, 2012, ch. 7, sec. 4, pp.173</ref> L'eau lourde est maintenue sous [[pression]], ce qui augmente son [[point d'ébullition]] afin qu'elle puisse fonctionner à des [[température]]s élevées sans bouillir. Les [[CANDU|réacteurs CANDU]] utilisent l'eau lourde comme modérateur et n'ont donc pas besoin d'uranium enrichi, car l'uranium naturel peut être utilisé à sa place.

==Production==
[[File:Eau lourde.png|400px|framed|right|Figure 2. Un exemple de configuration du [[procédé au sulfure de Girdler]], montrant les colonnes chaude et froide ainsi que l'endroit où l'eau enrichie et l'eau appauvrie sont extraites.<ref>Wikimedia Commons. (June 18, 2015). ''Girdler Process'' [Online]. Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/45/Girdler.svg/640px-Girdler.svg.png</ref>]]

Le coût de l'eau lourde constitue une grande partie du coût de construction d'un [[réacteur à eau lourde]] mais rend les réacteurs moins chers à exploiter (car l'enrichissement de l'uranium n'est pas nécessaire). D'un point de vue technique, le deutérium n'est pas fabriqué mais plutôt récolté lorsque des [[molécule]]s d'eau lourde sont séparées des grandes quantités d'eau par le '''procédé au sulfure de Girdler'''. L'eau qui n'est pas lourde, connue comme « eau épuisée », est rejetée. Une autre méthode consiste à électrolyser l'eau pour obtenir de l'[[oxygène]] et de l'hydrogène contenant du gaz normal ainsi que du deutérium.<ref name=ref3>Federation of American Scientists. (June 17, 2015). ''Heavy Water Production'' [Online]. Available: https://fas.org/nuke/intro/nuke/heavy.htm</ref> L'hydrogène est ensuite liquéfié et distillé pour séparer les deux composants, après quoi le deutérium réagit avec l'oxygène pour former de l'eau lourde.

La production d'eau lourde nécessite une infrastructure avancée. Elle est activement produite en Argentine, au Canada, en Inde et en Norvège. La plus grande usine était celle de Bruce au Canada, mais elle est maintenant fermée. Techniquement, il existe une faible différence entre le [[point d'ébullition]] de l'eau lourde et celui de l'eau. Cette différence pourrait donc être exploitée pour l'extraction de l'eau lourde.<ref name=ref3/> Cependant, comme le deutérium existe en si petites quantités, il faudrait faire bouillir une énorme masse d'eau pour obtenir des concentrations significatives de deutérium. Comme cela nécessiterait beaucoup de [[combustible]] ou d'[[électricité]], les installations exploitent plutôt les différences chimiques entre les deux. La méthode [[chimique]] la plus importante de production d'eau lourde est le procédé au sulfure de Girdler.

Le procédé au sulfure de Girdler est une méthode basée sur un échange de deutérium entre H<sub>2</sub>S et l'[[eau légère]] ordinaire. Dans ce processus, il existe deux colonnes distinctes. La première colonne, appelée « tour froide », est à [[Celsius|30 °C]], et l'autre, appelée « tour chaude », est à 130 °C. La séparation survient en fonction des comportements d'équilibre et des différences d'équilibre aux deux températures. L'équation de l'équilibre est :<ref name=ref3/>

<center><chem>H_2O + HDS \rightleftharpoons HDO + H_2S </chem></center>

La circulation du gaz sulfure d'hydrogène entre les deux tours est essentielle à ce processus. Tout d'abord, l'eau douce se déverse dans l'étape de basse température avec du sulfure d'hydrogène gazeux enrichi en deutérium. En raison des propriétés d'équilibre à cette température, le deutérium migre préférentiellement du sulfure d'hydrogène enrichi vers l'eau, créant ainsi de l'eau lourde. L'eau enrichie est ensuite retirée, et une plus grande quantité d'eau fraîche entre dans l'étape de haute température avec le sulfure d'hydrogène gazeux (maintenant légèrement appauvri en deutérium). Ici, tout deutérium provenant de l'eau douce se déplace préférentiellement vers le sulfure d'hydrogène gazeux, l'enrichissant. Ce gaz enrichi retourne ensuite dans l'étape de basse température, où il enrichit encore l'eau lourde. L'eau normale de l'étape de haute température, maintenant épuisée, est retirée. Une cascade est ensuite mise en place pour que l'eau enrichie (l'eau contenant plus de deutérium) soit introduite dans la tour froide et enrichie encore plus.<ref name=ref3/>

==Références==
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Thorium

2022-08-11T18:00:59Z

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[[en:Thorium]]
[[File:THORIUM.png|200px|thumb|Figure 1. Thorium, [[numéro atomique]] 90 et [[poids atomique]] 232,0381.<ref>Made internally by a member of the Energy Education team. Information from Periodictable.com, Available: http://periodictable.com/Elements/090/</ref>]]

<onlyinclude>Le '''thorium''' est le 90<sup>e</sup> [[élément]] du [[tableau périodique des éléments|tableau périodique]], le deuxième élément le plus lourd sur Terre. Le thorium est connu pour son potentiel à fournir de l'[[énergie nucléaire]] dans les [[Centrale nucléaire|réacteurs nucléaires]], tout comme l'[[uranium]] qui est le [[combustible nucléaire]] dominant actuel. Il a été découvert en 1828 par le chimiste suédois Jons Jakob Berzelius, qui lui a donné le nom de Thor, le dieu nordique du tonnerre.</onlyinclude><Ref name=wna>World Nuclear Association. (June 24 2015). ''Thorium'' [Online], Available: http://www.world-nuclear.org/info/current-and-future-generation/thorium/</ref> On ne trouve qu'un seul [[isotope]] de thorium dans la nature, le thorium-232.<ref name=nfc>N. Tsoulfanidis, "Nuclear Fuel Resources, Mining, and Milling" in ''The Nuclear Fuel Cycle'', 1st ed., La Grange Park, Illinois: American Nuclear Society, 2013, ch.2, sec.11, pp. 51-56</ref>

Le thorium est un élément ''[[fertile]]'', ce qui signifie que lorsqu'il absorbe un [[neutron]], il subit une série de réactions nucléaires jusqu'à ce qu'il devienne un isotope ''[[fissile]]'', dans ce cas l'uranium-233.<ref name=jef>Jefferson Labs. (June 24 2015). ''The element Thorium'' [Online], Available: http://education.jlab.org/itselemental/ele090.html</ref> Cet uranium-233 peut ensuite être utilisé comme combustible nucléaire, car sa désintégration fournit de l'[[énergie]] qui peut être utilisée dans un réacteur.

Le thorium est environ 3 fois plus abondant que l'uranium dans l'[[coupe transversale de la Terre|écorce terrestre]], avec une concentration de 9,6 [[parties par million]].<ref name=jef/> Dans des pays comme l'Inde et la Chine, la quantité de ressources en thorium est beaucoup plus importante que la quantité d'uranium dont ils disposent, de sorte que le développement du thorium comme élément du combustible nucléaire est un domaine de grand intérêt.<ref name=win2>What is nuclear?. (June 24 2015). ''Myths and Misconceptions about Thorium nuclear fuel'' [Online], Available: http://www.whatisnuclear.com/articles/thorium_myths.html</ref>

==Thorium comme combustible==
[[File:Monazite-169954.jpg|200px|thumb|Figure 2. Le thorium est contenu dans et produit à partir de la monazite, un minéral naturel.<Ref>Wikimedia Commons [Online], Available: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Monazite-169954.jpg</ref>]]

Afin d'être utilisé comme [[combustible]] pour produire de l'[[électricité]], le thorium doit subir une [[transmutation]] par l'absorption d'un neutron. L'uranium-233 est le sous-produit utile de cette opération, car il est fissile et peut alimenter une [[réaction nucléaire en chaîne]]. Une fois l'uranium 233 produit, il peut être soit séparé chimiquement pour être transformé en un nouveau combustible, soit utilisé directement sous la même forme, par exemple dans les [[réacteurs à sels fondus]].<ref name=wna/> [[CANDU|Les réacteurs CANDU]] peuvent utiliser du thorium comme combustible, s'il est mélangé à de l'uranium, mais la CCSN ne l'a pas encore autorisé. Il y a tant d'uranium disponible au Canada qu'il n'y a aucune raison de s'en préoccuper.

Comme pour l'uranium-238, le thorium a besoin d'un neutron pour amorcer sa transformation en combustible fissile. Un 'conducteur' doit être utilisé pour fournir ces neutrons, qui peuvent être de l'uranium-233 ou 235, ou du plutonium-239, qui sont tous difficiles à obtenir. Les réacteurs fonctionnant au thorium utilisent l'uranium comme conducteur, et sont donc connus pour fonctionner selon le cycle du combustible thorium-uranium (Th-U).<ref name=win>What is nuclear?. (June 24 2015). ''Thorium As Nuclear Fuel'' [Online], Available: http://www.whatisnuclear.com/articles/thorium.html</ref>

===Avantages===

Le cycle du combustible Th-U présente des avantages intéressants par rapport aux réacteurs les plus courants qui utilisent le cycle Uranium-Plutonium.<ref name=win/> Tout d'abord, il peut être utilisé dans les [[surgénérateur#Thermique|surgénérateurs thermiques]], alors que l'Uranium ne le peut pas.<Ref name=wna/> Cela signifie que si le combustible usé est recyclé, il n'aura pas besoin d'un conducteur d'uranium-235 à nouveau, puisque la surgénération produit plus de combustible fissile que celui utilisé à l'origine (visitez la page [[surgénérateur]] pour plus de détails). L'uranium-238 peut également être produit, mais il faut pour cela un [[surgénérateur#Neutrons rapides|surgénérateur rapide]], qui présente des complications supplémentaires.<ref name=win/> Deuxièmement, le combustible Th-U ne produit pas d'éléments transuraniens puisqu'il n'y a pas d'uranium-238 étant [[radioactif vs irradié|irradié]] en éléments nocifs tels que le [[Plutonium]], l'américium, le cadmium, etc.<ref name=win/> Cela rend les déchets de thorium beaucoup moins nocifs sur de plus grandes échelles de temps.

===Avantages===

L'utilisation du thorium comme combustible présente également quelques inconvénients. Une expérience approfondie du thorium dans l'industrie nucléaire est très rare, principalement en raison de l'utilisation constante de l'uranium comme combustible, mais aussi parce que les projets expérimentaux ne sont pas aussi facilement financés que les projets déjà éprouvés. Le thorium est également un peu plus difficile à préparer, car des [[température]]s élevées sont nécessaires pour produire un combustible [[solide]]. Le combustible [[liquide]], tel qu'il est utilisé dans un réacteur à sels fondus, ne rencontre toutefois pas ce problème. Un autre inconvénient est la [[désintégration gamma]] impliquée dans le cycle Th-U, car certains noyaux dérivés ont une désintégration gamma associée qui est difficile à protéger et qui coûte donc plus.<Ref name=win/>

==Thorium et l'avenir du nucléaire==

Le thorium a beaucoup de potentiel pour l'avenir de l'énergie nucléaire, mais il existe de nombreuses conceptions erronées quant à son potentiel.

L'un des principaux avantages du thorium est qu'il y en a beaucoup ; comme mentionné précédemment, il y a environ 3 fois plus de thorium que d'uranium dans la croûte terrestre. Cependant, à ce jour, la quantité de thorium qu'il est économiquement possible d'extraire est à peu près la même que celle de l'uranium (voir [[réserve vs occurence]]).ref name=win2/> Ainsi, à moins qu'un pays ne possède beaucoup plus de thorium que d'uranium, comme l'Inde et la Chine, le fait qu'il y ait plus de thorium n'influence pas les besoins actuels en combustible. Toutefois, à l'avenir, les ressources connues de thorium pourraient devenir des réserves potentielles si leur exploitation s'avère rentable.

===Réacteurs à sels fondus===
:''[[Réacteurs à sels fondus|page principale]]''

Un autre avantage est son utilisation dans les réacteurs à sels fondus (RSF), l'un des six réacteurs nucléaires de [[Génération IV]], mais les RSF ne sont pas exclusifs au thorium comme beaucoup le pensent ; ils peuvent utiliser et ont utilisé l'uranium comme combustible, le premier [[réacteur de recherche]] RSF fonctionnant avec du tétrafluorure d'uranium-235 dissous (UF<sub>4</sub>).<ref name=wna2>World Nuclear Association. (June 25 2015). ''Molten Salt Reactors'' [Online], Available: http://www.world-nuclear.org/info/Current-and-Future-Generation/Molten-Salt-Reactors/</ref> Les réacteurs à sels fondus alimentés en thorium sont souvent appelés réacteurs à fluorure de thorium liquide (RFTL).

Le thorium a cependant ses avantages dans un RSF. Les RSF peuvent traiter les produits de désintégration grâce à leur utilisation de fluides plutôt que de combustibles solides. Cela est utile car lorsque le thorium-232 absorbe un neutron, il se désintègre en proactinium-233, qui a une [[demi-vie]] de 27 jours et pourrait absorber des neutrons dans le réacteur, ce qui est indésirable. Il est donc possible de retirer le proactinium-233, de le laisser se désintégrer en uranium-233 (le combustible fissile souhaité), puis de le réintroduire dans le réacteur à un moment ultérieur.<ref name=msr>What is nuclear?. (June 25 2015). ''Molten salt reactors'' [Online], Available: http://www.whatisnuclear.com/reactors/msr.html</ref>

Le thorium suscite beaucoup d'optimisme, en particulier dans le cadre des RSF, et la recherche et le développement sont poursuivis par de nombreux pays dans le monde, notamment le Japon, la Russie, la Chine, l'Inde, la France, etc.

==Vidéo==
La vidéo ci-dessous provient du projet de vidéos périodiques de l'[http://www.periodicvideos.com/ Université de Nottingham] (Sous-titres pour le français).<ref>See more videos from the University of Nottingham on different elements here: http://www.periodicvideos.com/</ref> Ils ont créé une série complète de courtes vidéos sur chaque élément du [[tableau périodique des éléments]]. L'équipe [http://energyeducation.ca/encyclopedia/Energy_Education:About_us Energy Education] n'est pas d'accord avec l'affirmation de la vidéo selon laquelle la quantité d'[[uranium]] dans le monde est relativement rare.<ref>See for example: [http://www.world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/uranium-resources/supply-of-uranium.aspx WNA] or this [https://www.oecd-nea.org/nea-news/2002/20-2-Nuclear_fuel_resources.pdf OECD paper]</ref> De même, l'implication dans la vidéo que l'uranium et le plutonium ont été utilisés dans les centrales nucléaires en raison de leur utilisation en temps de guerre est discutable.

<html>
<iframe width="816" height="459" src="https://www.youtube.com/embed/2yZGcr0mpw0" frameborder="0" allowfullscreen></iframe>
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==Références==
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Interaction nucléaire forte

2022-08-11T18:00:59Z

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[[en:Strong nuclear force]]
[[File:Interaction forte.png|350px|thumbnail|Figure 1.La force électrique qui écarte les protons et l'interaction forte qui agit sur les protons et les neutrons à l'intérieur d'un noyau.<ref>Matt Strassler. (2014, Oct. 24). ''What Holds Nuclei Together?'' [Online]. Available: http://profmattstrassler.com/articles-and-posts/particle-physics-basics/the-structure-of-matter/the-nuclei-of-atoms-at-the-heart-of-matter/what-holds-nuclei-together </ref>]]
<onlyinclude>La '''force nucléaire forte''' est l'une des quatre [[force fondamentale|forces fondamentales]] de la nature. La force forte est 'ressentie' entre les [[nucléon]]s ([[proton]]s et [[neutron]]s) à l'intérieur du [[noyau]] d'un [[atome]].</onlyinclude> La force nucléaire forte est aussi appelée simplement la '''force forte''' ou l''''interaction forte'''.<ref>Hyperphysics "Fundamental Force", Hyperphysics, 2018. [Online]. Available: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Forces/funfor.html#c2. [Accessed: 19- Jun- 2018]</ref>

Cette force est suffisamment puissante pour vaincre la force de répulsion entre les deux protons chargés positivement, ce qui permet aux protons et aux neutrons de rester associés dans un espace incroyablement petit. L'interaction forte diminue avec la distance beaucoup plus rapidement que la [[gravité]] ou la [[force électromagnétique]], si rapidement qu'il est presque impossible de détecter l'interaction forte en dehors d'un noyau. (L'interaction forte et la [[force faible]] ne sont pas des exemples du [[loi du carré inverse]]).

Le noyau (et la distance sur laquelle l'interaction forte agit) est ''incroyablement'' petit (voir [[taille de l'univers]] pour des démonstrations en ligne qui montrent cette échelle). Malgré ces petites tailles, ils produisent quand même une grande quantité d'énergie. Comme le montre la page de [[travail]], plus la force est forte (ou plus la distance est grande), plus l'énergie transférée pour une interaction est élevée. L'interaction forte stocke une quantité d'énergie incroyablement importante dans les noyaux par rapport à la [[force électromagnétique]], qui régit les [[réaction chimique|réactions chimiques]]. C'est pourquoi le combustible nucléaire a une densité ~1 million de fois supérieure à celle de tout combustible chimique ([[charbon]], [[gaz naturel]], [[pétrole]]) ; voir [[densité énergétique]] pour des graphiques illustrant cette différence. Le grand défi est qu'une ingénierie très minutieuse est nécessaire pour accéder à l'énergie stockée par la force forte.

Un traitement complet de l'interaction forte nécessite de nombreuses années d'études intensives. Pour en savoir plus sur la force forte, veuillez consulter l'article d'hyperphysics sur [http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/forces/funfor.html#c2 strong force (anglais)]. Vous trouverez également un article complet (bien que plus long) sur [http://profmattstrassler.com/articles-and-posts/particle-physics-basics/the-structure-of-matter/the-nuclei-of-atoms-at-the-heart-of-matter/what-holds-nuclei-together/ ce qui maintient les noyaux ensemble (anglais)] par le professeur Matt Strassler.

Vous trouverez ci-dessous la série de [https://www.youtube.com/user/scishow Scishow] (sous-titres français) sur les forces fondamentales, partie 1a (force forte à l'intérieur des [[nucléons]]) et 1b (entre les nucléons) :

<html>
<iframe width="816" height="459" src="//www.youtube.com/embed/Yv3EMq2Dgq8" frameborder="0" allowfullscreen></iframe>
</html>

Et voici la partie 1b.
<html>
<iframe width="816" height="459" src="//www.youtube.com/embed/BNDOSMqGLlg " frameborder="0" allowfullscreen></iframe>
</html>

Les autres vidéos se trouvent sur les pages consacrées à la [[gravité]], à la [[force nucléaire faible]] et à la [[force électromagnétique]].

==En savoir plus==
Pour en savoir plus sur les autres forces, veuillez consulter les pages suivantes :
*[[Gravité]]
*[[Force nucléaire faible]]
*[[Force électromagnétique]]
*[[Force fondamentale]]
*Ou explorez une page [[Special:Random|au hasard]].

==Références==

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Cycle du carbone

2022-08-11T18:00:59Z

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[[category:371 topics]]
[[Category:Finit]]
[[en:Carbon Cycle]]
''Cette page présente le cycle global du carbone et les effets de l'activité humaine sur celui-ci. Pour en savoir plus sur le cycle du carbone indépendamment de l'activité humaine, consultez la page : [[Cycle naturel du carbone]]''

<onlyinclude>Le '''cycle du carbone''' est le flux de [[carbone]] (sous diverses formes, comme le [[dioxyde de carbone]] ou le [[méthane]]) dans l'[[atmosphère]], les océans, la [[biosphère]] terrestre et la lithosphère.<ref name=IPCC_SREX>IPCC, 2012: Glossary of terms. In: Managing the Risks of Extreme Events and Disasters to Advance Climate Change Adaptation [Field, C.B., V. Barros, T.F. Stocker, D. Qin, D.J. Dokken, K.L. Ebi, M.D. Mastrandrea, K.J. Mach, G.-K. Plattner, S.K. Allen, M. Tignor, and P.M. Midgley (eds.)]. A Special Report of Working Groups I and II of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Cambridge University Press, Cambridge, UK, and New York, NY, USA, pp. 555-564.</ref> Le cycle du carbone surveille l'échange de carbone parmi les « réservoirs de carbone » de la Terre, qui stockent et transportent le carbone de nombreuses manières.<ref name=cc>M. Melieres and C. Marechal, "Warming in the 20th century," in ''Climate Change: Past, Present and Future'' 1st ed., U.K.: Wiley, 2015, ch.29, sec.1, pp. 298-301</ref> Le flux est mesuré en GtC/an ([[gigatonne]]s de carbone par an), et il peut être stocké sous forme [[gaz]]euse, [[liquide]] et [[solide]] dans l'atmosphère, sur terre et dans la mer.<ref name=cc/></onlyinclude>

La quantité de carbone contenue dans ces réservoirs est mesurée en [[gigatonne]]s (GtC) : 1 gigatonne, ou 1 trillion de kilogrammes de carbone, équivaut au poids d'environ 200 millions d'éléphants ! Pour mieux visualiser ces chiffres, [[gigatonne|cliquez ici]].

Des centaines de gigatonnes de carbone circulent chaque année à travers le cycle du carbone au cours de cet échange de matière mondial. C'est toutefois le carbone net qui nous intéresse, soit environ 4 gigatonnes ajoutées à l'atmosphère par an, comme le montre la figure 1. Pour clarifier, il s'agit de gigatonnes d'[[atome]]s de carbone. Le carbone se lie à l'[[oxygène]] pour former du dioxyde de carbone. 4 gigatonnes de carbone « lié » à l'[[oxygène]] correspondent à 14.6 gigatonnes de dioxyde de carbone ajoutées au cycle chaque année. Cette augmentation du carbone est liée aux activités humaines et sera explorée plus en détail ci-dessous.

==Cycle naturel du carbone==
:''[[Cycle naturel du carbone|article principal]]''
Le cycle naturel du carbone est maintenu presque en équilibre ; les animaux et les plantes émettent du CO<sub>2</sub> dans l'atmosphère par la respiration, tandis que les plantes l'absorbent par la [[photosynthèse]]. L'océan échange également du CO<sub>2</sub> avec l'atmosphère, ce qui se fait dans un équilibre presque parfait. Ce cycle se produit rapidement, car une molécule typique de CO<sub>2</sub> ne passe qu'environ 5 ans dans l'atmosphère.<ref name=wolf>R. Wolfson, "Carbon: A Closer Look" in ''Energy, Environment, and Climate'', 2nd ed., New York, NY: W.W. Norton & Company, 2012, ch. 13, sec. 5, pp. 357-361</ref>Il est important de ne pas confondre cela avec la durée d'augmentation du carbone dans le cycle, qui est bien plus longue ! Consultez ci-dessous pour plus d'informations sur la durée de vie du carbone dans l'atmosphère.

==Effet des humains sur le cycle du carbone==
Il a été mentionné plus haut que le cycle du carbone présente une augmentation nette du carbone chaque année. Le carbone ajouté doit venir de quelque part, mais son origine exacte n'est pas toujours évidente. Ce carbone est extrait à l'état brut (de [[combustible fossile]]) de la croûte terrestre. Il est ensuite utilisé comme [[combustible]] pour répondre aux différents besoins en [[énergie]]. Les humains affectent le cycle naturel, principalement par la combustion de combustibles fossiles, la fabrication de ciment et l'abattage des forêts, comme on peut le voir en '''rouge''' dans la figure 1 ci-dessous<ref>IPCC, ''FAQ: What Factors Determine Earth’s Climate?'' [Online], Available: https://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/faq-1-1.html</ref>.
Il en résulte une augmentation nette du carbone dans l'atmosphère et les [[océan]]s, qui est à l'origine de l'effet de réchauffement et de l'[[acidification des océans]]. En observant les chiffres de la figure, essayez plutôt d'imaginer 125 millions d'éléphants pour chaque valeur entière indiquée !

Les effets du réchauffement et de l'acidification des océans créent des boucles de [[rétroaction positive]]s. Celles-ci peuvent avoir des effets désastreux sur le cycle du carbone, car elles peuvent amplifier les effets de l'ajout de carbone dans l'atmosphère. Par exemple, l'acidification des océans provenant des excès de CO<sub>2</sub> absorbé peut nuire à la vie marine, qui tient un rôle important dans le cycle du carbone océanique.<ref name=wolf/>

[[File:Cyclecarbone.png|780px|thumb|center|Figure 1. Le cycle du carbone de la Terre. Les chiffres représentent la masse de carbone en gigatonnes (pas les molécules, seulement le carbone) qui est impliquée. Le texte '''jaune''' représente le cycle naturel du carbone, le texte '''rouge''' montre les influences humaines.<ref>Wikimedia Commons [Online]. (June 5 2015). Available: http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_cycle#/media/File:Carbon_cycle.jpg</ref> Notez que les 9 gigatonnes de carbone que les humains émettent (~35 gigatonnes de dioxyde de carbone) deviennent, chaque année, 4 gigatonnes supplémentaires dans l'atmosphère, 3 gigatonnes supplémentaires dans la photosynthèse et 2 gigatonnes supplémentaires dans l'océan. C'est ainsi que le cycle naturel du carbone est modifié par les humains.]]

Le [[méthane]] (CH<sub>4</sub>), le [[monoxyde de carbone]] et le [[matières particulaires|carbone noir]] sont tous présents dans l'atmosphère, et chacun a des effets variables sur la planète. La quantité de chacun de ces polluants dans l'atmosphère a augmenté rapidement : la quantité de dioxyde de carbone dans l'atmosphère a augmenté d'environ 40 % depuis l'ère industrielle, et le méthane d'environ 150 %.<ref name=cc3>M. Melieres and C. Marechal, "Warming in the 20th century," in ''Climate Change: Past, Present and Future'' 1st ed., U.K.: Wiley, 2015, ch.29, sec.3, pp. 310-312</ref> Avant cela, ces niveaux étaient relativement stables depuis environ 10 000 ans.<ref>IPCC, ''The Natural Carbon Cycle'' [Online], Available: https://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/ch7s7-3.html</ref> L'effet de [[forçage climatique]] du méthane est environ un tiers de celui du dioxyde de carbone, ce qui fait qu'il est considéré comme le deuxième gaz à effet de serre le plus important.

La gestion des [[émission]]s de CO<sub>2</sub> provenant de la combustion de combustibles fossiles est une préoccupation centrale sur le plan technologique, économique et politique.<ref name=enc>The Encyclopedia of Earth, ''Carbon'' [Online], Available: http://www.eoearth.org/view/article/150918/</ref>

[[File:Extraction emission.png|500px|thumb|center|Figure 2. Le carbone est enfermé dans des réservoirs souterrains, puis extrait et utilisé par l'être humain au moyen de la combustion. Cela entraîne une libération de dioxyde de carbone (et d'autres composés du carbone) qui, autrement, n'atteindrait pas l'atmosphère, ce qui se traduit par une augmentation nette du carbone dans le cycle.<ref>Created internally by a member of the Energy Education team.</ref>]]

==Évolution du carbone dans l'atmosphère==
Comme indiqué précédemment, une molécule de dioxyde de carbone typique ne reste dans l'atmosphère que pendant environ 5 ans. Ces chiffres semblent encourageants, mais ils ne donnent pas toute la mesure de la situation. Si les humains cessaient instantanément d'agir sur le cycle du carbone, il faudrait environ 100 ans pour que la moitié du carbone que les humains ont émis dans l'atmosphère se retrouve dans les profondeurs des océans ou des terres. Toutefois, comme il y a de moins en moins de carbone d'origine humaine dans le cycle, il faut plus de temps au cycle pour s'en débarrasser. Il faudra des milliers d'années pour que ce carbone soit presque totalement éliminé, et à ce moment-là, il sera peut-être déjà trop tard pour en inverser les effets.<ref name=wolf/>

===Simuler les effets du carbone dans l'atmosphère===

Pour voir une simulation interactive détaillée de la façon dont le dioxyde de carbone et le méthane sont liés et comment ils affectent les conditions futures de l'atmosphère et de la température de la Terre, [http://climatemodels.uchicago.edu/slugulator/slugulator.doc.html cliquez ici]. ''Conseil'' : Regardez d'abord la courte « Video Introduction » sur l'onglet de côté pour apprendre les bases de la simulation, ensuite cliquez sur « Run this model » en haut. Les onglets « How To » et « Things to Do » donnent également plus d'informations sur la manière d'utiliser efficacement la simulation.

==En savoir plus==
*[[Puits de carbone]]
*[[Réserve de carbone]]
*[[Gaz à effet de serre]]
*[[Effet de serre]]
*[[Captage et stockage du carbone]]
*Ou explorez une [[Spécial: Au hasard|page au hasard]]

==Références==
{{reflist}}
[[Category:Uploaded]]

Effet de serre

2022-08-11T18:00:58Z

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[[Category:Finit]]
[[en:Greenhouse effect]]
[[es:Efecto invernadero]]
<onlyinclude>En général, l''''effet de serre''' désigne toute situation dans laquelle en traversant un milieu (il peut s'agir de verre ou de l'[[atmosphère]]), les courtes [[longueur d'onde|ondes]] de la [[lumière]] sont absorbées, tandis que les longues [[longueur d'onde|ondes]] du [[rayonnement]] infrarouge sont réémises par les objets et ne peuvent plus s'échapper. Cela entraîne un confinement de plus longues ondes et une augmentation de [[température]] à l'intérieur du milieu.</onlyinclude><ref name="RE3">HyperPhysics. (May 1, 2015). ''The Greenhouse Effect'' [Online]. Available: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/grnhse.html</ref>

En ce qui concerne le [[climat]] de la Terre, l''''effet de serre''' est le réchauffement de la surface de la planète en raison de l'absorption des rayonnements [[rayonnement infrarouge|infrarouge]]s ou [[rayonnement thermique|thermique]]s. Ceci est dû aux [[gaz à effet de serre]] atmosphériques tels que le [[méthane]], le [[dioxyde de carbone]] et la [[vapeur d'eau]].<ref name="RE1"> Richard Wolfson. (April 26, 2015). ''Energy, Environment, and Climate'', 2nd Edition. W.W. Norton & Company.</ref> Cela se produit naturellement sans aucune [[émission]] humaine. L'effet de serre est une composante essentielle de la Terre habitable, car il maintient sa surface à une température vivable. Sans gaz à effet de serre (GES), la Terre serait beaucoup plus froide, avec une température moyenne d'environ -18°C (voir [[Température de la Terre sans GES|Température de la Terre sans gaz à effet de serre]]).<ref name="RE2">John Cook, Hayden Washington. (May 1, 2015). ''Climate Change Denial'', 1st Edition. Earthscan.</ref> La figure 1 montre un diagramme qui illustre comment l'effet de serre naturel maintient une température confortable sur la Terre.

[[File:What-is-the-Greenhouse-Effect-FR.jpg|760px|thumb|center|Figure 1. Un diagramme montrant le fonctionnement de l'effet de serre sur la Terre.<ref>Parlons science. (August 1, 2022). ''Qu'est-ce que l'effet de serre?'' [Online]. Available: https://parlonssciences.ca/ressources-pedagogiques/activites-pratiques/quest-ce-que-leffet-de-serre </ref>]]

Bien que l'effet de serre soit un phénomène naturel, l''''effet de serre renforcé''' suscite des inquiétudes. L'effet de serre renforcé est généralement ce qui est évoqué lorsqu'on parle de l'effet de serre et du [[changement climatique]]. Cet effet désigne le réchauffement accru de la surface de la Terre, dû à l'augmentation de la quantité de GES libérés dans l'atmosphère par les activités humaines.<ref name=nova>NOVA. (August 6, 2015). ''The Enhanced Greenhouse Effect'' [Online]. Available: http://www.nova.org.au/earth-environment/enhanced-greenhouse-effect</ref> Ces GES retiennent la plupart du rayonnement sortant de la surface de la Terre, ce qui signifie que moins de rayonnement s'échappe dans l'espace et que la planète se réchauffe.

==Gaz à effet de serre==
[[File:co2gif.gif|318px|thumb|Figure 2. Le dioxyde de carbone est capable d'interagir avec le rayonnement infrarouge, ce qui entraîne un déséquilibre entre les rayonnements entrants et sortants de l'atmosphère.<ref>PhET Simulations, ''Molecules and Light'' [Online], Available: https://phet.colorado.edu/en/simulation/molecules-and-light</ref>]]
:: [[gaz à effet de serre|''article principal'']]
L'atmosphère naturelle est composée de 78 % d'[[azote]], 21 % d'[[oxygène]], 0.9 % d'[[argon]] et seulement ~0.1 % de gaz à effet de serre naturels.<ref name=nova/> Bien qu'en petite quantité, ces gaz à effet de serre font la différence - ce sont les gaz qui permettent à l'effet de serre d'exister en piégeant une partie de chaleur qui, autrement, s'échapperait dans l'espace.

Toutefois, lorsqu'ils sont présents dans la haute atmosphère en grandes concentrations, les gaz à effet de serre contribuent au changement climatique mondial. La cause de cette contribution est due à l'absorption et à la réémission de rayonnements dans le domaine infrarouge. Les humains rejettent dans l'atmosphère des gaz à effet de serre qui, autrement, ne s'y retrouveraient pas, ce qui affecte [[équilibre thermique de la Terre|l'équilibre naturel]] (voir [[émissions anthropiques de carbone]] pour plus d'informations).

Le niveau de dommage que les gaz à effet de serre peuvent causer est mesuré par leur [[potentiel de réchauffement global]].

==Températures==
Bien que l'effet de serre soit souvent associé aux effets négatifs du [[réchauffement planétaire]] et du changement climatique, l'effet de serre naturel est en fait nécessaire à la vie sur Terre. La [[température de la Terre|température confortable de la Terre]] est déterminée par la quantité d'[[énergie]] que l'effet de serre retient à la surface de la planète et celle qu'il laisse s'échapper dans l'espace. De même, les [[effet de serre sur d'autres planètes|températures des autres planètes]], qui peuvent varier considérablement, sont déterminées par l'équillibre de leurs effets de serre respectifs. La température d'une planète dépend fortement de la composition de son [[atmosphère]]. Cela est dû à l'influence importante de l'effet de serre.

===Température de la Terre===
:: [[Température de la Terre|''article principal'']]
Sur Terre, la température est maintenue à un niveau confortable grâce à l'atmosphère qui piège une partie de la [[chaleur rayonnante]] du [[Soleil]], réchauffant la surface et permettant la vie. Ce phénomène est dû aux gaz à effet de serre présents dans l'atmosphère, qui absorbent une partie du rayonnement thermique infrarouge et en renvoient une autre partie à la surface de la Terre, la réchauffant.<ref name="RE1"/> Comme expliqué ci-dessus, ce processus est l'effet de serre naturel qui est indispensable à notre vie sur cette planète. La NASA a indiqué que la température moyenne de la Terre résultant du réchauffement causé par l'effet de serre est de 15°C.<ref>Jerry Coffey. (May 7, 2015). ''Temperature of Earth'' [Online]. Available: http://www.universetoday.com/14516/temperature-of-earth/</ref> Cette augmentation de la température moyenne commence à nuire aux divers environnements.

===Température de la Terre sans effet de serre===
:: [[Température de la Terre sans effet de serre|''article pricipal'']]
Sans l'influence de l'effet de serre sur notre planète, la température moyenne à la surface serait de 255 [[Kelvin]] - qui peut également être exprimée comme [[Celsius|-18°C]] ou [[Fahrenheit|0°F]].<ref name="NASA">NASA's Cosmos. (May 7, 2015). ''Heating by the Greenhouse Effect'' [Online]. Available: http://ase.tufts.edu/cosmos/view_chapter.asp?id=21&page=1</ref> Si c'était le cas, l'[[eau]] de la Terre serait gelée et la vie telle que nous la connaissons n'existerait pas. La température moyenne de la Terre est en fait d'environ 15°C, une différence importante !<ref>The Encyclopedia of Earth. (May 7, 2015). ''Greenhouse Effect'' [Online]. Available: http://www.eoearth.org/view/article/153146/</ref>

===Effet de serre sur d'autres planètes===
:: [[Effet de serre sur d'autres planètes|''article principal'']]
L'effet de serre n'est pas le même sur toutes les planètes et diffère considérablement en fonction de l'épaisseur et de la composition de l'atmosphère. Vénus, la Terre et Mars sont trois planètes qui montrent à quel point les conditions d'une planète peuvent changer avec les différents niveaux de l'effet de serre. Ces planètes illustrent une sorte d'« effet Boucle d'Or », ce qui veut dire que l'influence de l'effet de serre sur Vénus est trop grande, rendant la planète trop chaude pour être habitable. À l'inverse, l'effet de serre sur Mars est trop faible, ce qui la rend beaucoup trop froide. La Terre est une planète « idéale », l'effet de serre ayant une influence suffisante pour la rendre vivable.

==Réchauffement planétaire==
:: [[Réchauffement planétaire|''article principal'']]
L'augmentation rapide des activités humaines au cours de l'histoire récente a entraîné l'[[émission]] continue de grandes quantités de gaz à effet de serre. Bien qu'ils soient nécessaires à des concentrations plus faibles, l'augmentation de la quantité de dioxyde de carbone, de méthane et d'autres GES dans l'atmosphère provoque un réchauffement climatique accru. Jamais auparavant la Terre n'avait connu une telle augmentation de la quantité de GES dans l'atmosphère en si peu de temps, ce qui cause des changements importants dans le climat de la Terre.<ref name=nova/>

L'effet de serre renforcé perturbe l'équilibre climatique de la Terre et entraîne une augmentation des températures moyennes à la surface de la planète. Selon les prévisions, cette hausse de températures aura de graves effets permanents, tels que les modifications des [[précipitation]]s et de la [[circulation océanique]], la croissance des [[Météo|phénomènes météorologiques extrêmes]] et l'[[élévation du niveau de la mer]]. Ces changements peuvent avoir d'autres conséquences sur l'[[utilisation de l'énergie agricole|agriculture]], la [[biodiversité]] et la santé humaine.<ref name=nova/>

==Références==
{{reflist}}[[Category:Uploaded]]

Équilibre thermique de la Terre

2022-08-11T18:00:58Z

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[[Category:Finit]]
[[category:371 topics]]
[[en:Earth's heat balance]]
<onlyinclude>L''''équilibre thermique de la Terre''' est un facteur extrêmement important qui rend la Terre vivable. La capacité de la Terre de réagir à de légères variations dans la quantité de rayonnement entrant pour maintenir la température relativement stable est le résultat du [[bilan énergétique de la Terre]]. Ce phénomène est également étroitement lié aux [[flux d'énergie de la Terre|flux sur la Terre]] et à l'[[énergie solaire pour la Terre]].</onlyinclude> La plupart de l'[[énergie]] que reçoit la Terre constitue l'[[énergie rayonnante]] qui provient du [[Soleil]]. La [[température de la Terre]] est un exercice d'équilibre, les [[gaz à effet de serre]] présents dans l'atmosphère contribuant à rendre la planète habitable. Cet équilibre de la température est maintenu par plusieurs mécanismes différents.
==Origine de l'énergie==
La Terre reçoit une grande quantité d'énergie du Soleil, plus de 1.7 x 10<sup>17</sup> [[joule]]s chaque seconde (ou 1.7 x 10<sup>17</sup> [[Watt]]s), et c'est cette énergie qui permet d'avoir une planète chaude et vivable.<ref>ITACA. (July 27, 2015). The Sun as a Source of Energy [Online]. Available: http://www.itacanet.org/the-sun-as-a-source-of-energy/part-2-solar-energy-reaching-the-earths-surface/</ref> Toutefois, seulement une certaine quantité de cette énergie est absorbée par l'atmosphère et utilisée pour chauffer la Terre. Environ 70 % sont absorbés par la planète, et les 30 % restants sont réfléchis vers l'espace par diverses surfaces telles que les nuages, la glace et les déserts.<ref>Oklahoma Climatological Survey. (July 27, 2015). Earth's Energy Budget [Online]. Available: http://okfirst.mesonet.org/train/meteorology/EnergyBudget.html</ref> C'est la source d'énergie du [[climat]] et de la biosphère de la Terre. La figure 1 ci-dessous donne un aperçu détaillé de la destination de toute cette énergie incidente.

[[File:Bilan energetique.png|400px|framed|center|Figure 1. Diagramme détaillé montrant l'énergie entrante et sortante dans un exemple équilibré du bilan énergétique de la Terre avec des valeurs entrantes et sortantes de 341 W/m<sup>2</sup>. Les flux d'énergie généraux à la surface et dans l'atmosphère sont également représentés.<ref>''Created internally by a member of the Energy Education team.'' Adapted from: R. Wolfson, Figure 12.5 in ''Energy, Environment and Climate'', 2nd ed. New York, U.S.A.: Norton, 2012, pp. 331</ref>]]

==Équilibre actif==
Si la seule contribution à la [[température]] de la Terre était la [[lumière du Soleil]] absorbée, la [[température de la Terre]] augmenterait de près d'un million de degrés [[Celsius]] en un milliard d'années.<ref name=wolfson>R. Wolfson, Figure 12.5 in Energy, Environment and Climate, 2nd ed. New York, U.S.A.: Norton, 2012</ref> Il est donc essentiel que les planètes aient un moyen de rejeter de l'énergie dans l'espace. Comme la Terre est entourée du vide de l'espace, elle ne peut pas perdre d'énergie par [[conduction]] ou [[convection]]. Au lieu de cela, la seule façon dont la Terre dépose de l'énergie dans l'espace est le [[rayonnement électromagnétique]]. Aux températures planétaires typiques, l'énergie libérée dans l'espace se situe dans la partie infrarouge du spectre électromagnétique. En fait, tous les objets ayant une température émettent une certaine forme de rayonnement, et l'émission infrarouge vers l'espace résulte des contributions de la surface planétaire et de l'[[atmosphère]].

===Comment fonctionne cet équilibrage ?===
La température d'un objet détermine la vitesse à laquelle il perd de l'énergie dans son environnement. Les objets plus chauds émettent plus de rayonnement que les objets plus froids, donc une planète plus chaude rejettera plus d'énergie qu'une planète plus froide. Cela signifie qu'il doit exister une température à laquelle le taux d'émission infrarouge dans l'espace est égal au taux d'absorption de l'énergie par le Soleil. Si la planète se réchauffait, l'énergie sortant augmenterait jusqu'à ce que la planète se refroidisse à sa température d'équilibre. De même, si la planète était refroidie soudainement, elle perdrait de l'énergie plus lentement et se réchaufferait donc jusqu'à ce que les énergies s'équilibrent.<ref name=wolfson/>

Cet équilibre entre les flux d'énergie solaire et terrestre définit le bilan énergétique (et la température d'équilibre) d'une planète.<ref name=wolfson/> Cet équilibre est la contrainte fondamentale du climat d'une planète ; et la dépendance de l'énergie infrarouge sortante par rapport aux températures est un type de rétroaction stabilisatrice qui permet aux planètes de rester en équilibre (en plus de résister aux variations climatiques très extrêmes de centaines ou de millions de [[Kelvin]]).

L'équilibre radiatif étant la base de la physique du climat, les climatologues sont très intéressés par le concept d'équilibre énergétique. Lorsque le climat change (par exemple à cause de la consommation de combustibles fossiles et de l'augmentation de la concentration de CO<sub>2</sub> dans l'atmosphère), il est impératif de comprendre comment les flux d'énergie entrants et sortants sont perturbés et quels changements de température sont nécessaires pour que la planète entière soit en équilibre énergétique.

===En cas de déséquilibre===
:: [[Bilan énergétique de la Terre#Déséquilibre énergétique de la Terre|''article principal'']]
Les changements dans la composition de l'atmosphère terrestre peuvent modifier la température à laquelle la Terre se stabilise, ce qui a des effets sur la température de la Terre. Les changements dans la composition de l'atmosphère modifient les valeurs de l'énergie qui y est absorbée et réfléchie, comme le montre la figure 1. De tels changements entraînent un déséquilibre énergétique minime, mais significatif, sur la Terre. Ce déséquilibre énergétique continue de s'accroître en raison des activités humaines. Il représente environ <math>2.3 \frac{W}{m^2}</math> de plus d'énergie entrante que celle qui quitte la Terre.<ref>Le forçage radiatif est compliqué. Le GIEC affirme que le forçage anthropique total se situe entre 1.1 et 3.3 W/m2. Voir, par exemple: IPCC WG1 AGR5. (Accessed July 29th, 2015) ''Anthropogenic and Natural Radiative Forcing'' [Online] Available: https://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg1/WG1AR5_Chapter08_FINAL.pdf</ref>

Pour en savoir plus sur l'influence de ce déséquilibre sur la Terre, cliquez [[Bilan énergétique de la Terre#Déséquilibre énergétique de la Terre|ici]].
==Références==
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Chaleur des océans

2022-08-11T18:00:58Z

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[[Category:Finit]]
[[en:ocean heat]]
[[File:OceanTemp.png|420px|thumb|Figure 1. '''Carte montrant l'évolution des températures moyennes à la surface des océans entre 1956 et 2005''' ''(cliquez pour agrandir)''. La température de certaines régions de l'hémisphère nord ont augmenté de 3 degrés [[Celsius]].<ref>NOAA. (Accessed December 28, 2015). ''Climate Change Web Portal'' [Online], Available: http://www.esrl.noaa.gov/psd/ipcc/</ref>]]
<onlyinclude>La '''chaleur des océans''' est l'[[énergie]] associée au changement des températures moyennes de la surface et de la masse des [[océan]]s, en raison de facteurs naturels et [[anthropique|humains]]. L'augmentation des niveaux de [[gaz à effet de serre]] dans l'[[atmosphère]], attribuée aux [[émissions humaines]], est une cause majeure du réchauffement.</onlyinclude><ref>IPCC, ''FAQ: What Factors Determine Earth’s Climate?'' [Online], Available: https://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/faq-1-1.html</ref>

Le réchauffement des océans représente environ 93 % de l'[[énergie]] supplémentaire stockée à partir de la chaleur sur la Terre. Les 7 % qui restent comprennent l'ensemble de l'atmosphère terrestre (1 %), la terre (3 %) et la glace (3 %) (voir la figure 2). Les 700 [[mètre]]s supérieurs de l'océan contribuent beaucoup plus à cette valeur, car il est plus difficile pour la [[lumière]] de pénétrer dans les couches profondes de l'océan, et le [[transfert de chaleur]] par [[conduction]] et par les courants océaniques sont des processus lents.<ref name=cc>M. Melieres and C. Marechal, "Recent Climate Change," in ''Climate Change: Past, Present and Future'' 1st ed., U.K.: Wiley, 2015, ch.25.1.3, pp. 248-249</ref> La distribution de ce réchauffement n'est pas uniforme, comme le montre la figure 1, et dépend de la circulation des [[eau]]x océaniques.

[[File:Ou va chaleur.png|400px|thumb|Figure 2. Cette figure montre le pourcentage de chaleur supplémentaire stockée dans les réservoirs principaux de la Terre en raison de la présence de gaz à effet de serre dans l'atmosphère. La chaleur des océans représente une proportion stupéfiante de 93 % de cette chaleur, qui entraîne de nombreux effets néfastes sur l'ensemble de la planète.<ref name=cc/>
<ref>''Créé en interne par un membre de l'Équipe d'éducation en matière d'énergie.''.</ref>]]

==Impacts du réchauffement océanique==

L'étude de l'évolution des océans au cours des dernières années est très importante, mais en raison de son lien avec l'atmosphère, elle est également complexe. Comme l'atmosphère et l'océan transfèrent tous les deux de la chaleur de l'équateur vers des latitudes plus élevées, toute modification de la circulation océanique peut causer un changement climatique. Cela est également important, car toute augmentation du niveau de la mer affecte directement les zones côtières très peuplées.<ref name=cc1>M. Melieres and C. Marechal, "The impact of warming on the ocean," in ''Climate Change: Past, Present and Future'' 1st ed., U.K.: Wiley, 2015, ch.27, pp. 273-283</ref>

===Changements de la salinité des océans===
:''[[salinité des océans|article principal]]''
La salinité des océans peut changer pour diverses raisons à la suite d'un réchauffement :<ref name=cc1/>

*L'afflux d'eau douce provenant de la fonte de la glace marine réduit la salinité.
*L'augmentation de l'[[évaporation]] de l'eau de mer accroît la salinité.
*L'afflux accru d'eau douce provenant de la pluie, des rivières ou de la glace terrestre réduit la salinité.

En général, à mesure que l'intensité du [[cycle hydrologique]] (cycle de l'eau) augmente, comme on s'y attend avec le réchauffement de la planète, la salinité des océans devrait changer plus radicalement.

===Fonte de la glace===
:''[[fonte de la glace|article principal]]''
La fonte de la glace - en particulier de la glace de mer - et la diminution correspondante de l'[[albédo]] sont très préoccupantes. La glace est blanche et très réfléchissante, ce qui correspond à un albédo (réflectivité) élevé. Cette réflectivité empêche l'absorption d'une partie de la [[lumière du Soleil]] incidente.<ref name="RE1">NASA Global Climate Change. (October 10, 2015). ''The Study of Earth as an Integrated System'' [Online]. Available: http://climate.nasa.gov/nasa_role/science/</ref> Cependant, lorsque la glace fond, la végétation, le sol ou l'eau qui se trouvent en dessous sont exposés. Ces surfaces sont plus sombres et se réchauffent plus rapidement ; leur albédo est donc plus faible. Comme ces surfaces à faible albédo sont exposées au [[Soleil]], elles absorbent plus de [[rayonnement solaire]] que de la glace. Cette absorption augmente encore les températures et provoque la fonte d'encore plus de glace, réchauffant et poussant continuellement le cycle, connu comme « cycle de [[rétroaction positive]] ». Cette rétroaction peut agir plus rapidement sur les océans que sur les terres, car la glace de mer peut fondre plus rapidement que les grandes calottes glaciaires continentales.<ref name="RE3">Climate Communication. (October 10, 2015). ''Climate Warming Feedback'' [Online]. Available: https://www.climatecommunication.org/climate/climate_feedbacks/</ref>

La fonte des glaces contribue également à la prochaine conséquence majeure du réchauffement des océans : l'élévation du niveau des mers.

===Changements du niveau de la mer===
:''[[Augmentation du niveau de la mer|article principal]]''
L'augmentation de la température des océans a entraîné la hausse du niveau de la mer d'environ 20 centimètres. Il y a deux raisons pour lesquelles le réchauffement des océans entraîne l'élévation du niveau de la mer :<ref name=cc1/><ref name=nasa3>NASA. (Accessed November 7 2015). ''Sea Level Rise'' [Online], Available: http://climate.nasa.gov/climate_resources/125/</ref>
#Les [[molécule]]s gagnent plus d'[[énergie cinétique]] à des températures plus élevées et font que l'[[eau]] s'occupe plus d'espace. Ce phénomène est connu sous le nom de '''dilatation thermique'''(~1 mm/an).
#Cette chaleur supplémentaire entraîne la fonte de la banquise. Le Groenland et les autres régions arctiques se réchauffent deux fois plus vite que les autres régions de la planète(~2 mm/year).

[[File:SeaLevel.png|700px|thumb|center|Figure 2. '''Changement du niveau de la mer depuis 1993'''. L'évolution du niveau de la mer à l'échelle mondiale est loin d'être uniforme, puisque certaines régions affichent un niveau supérieur à trois fois la moyenne mondiale. Ceci est dû aux variations de la structure thermique des 1000 m supérieurs de l'océan.<Ref>NOAA/NESDIS. (Accessed December 28, 2015). ''Sea Level Rise'' [Online], Available: http://www.star.nesdis.noaa.gov/sod/lsa/SeaLevelRise/</ref> ]]

L'élévation du niveau de la mer est préoccupante, car 11 des 15 plus grandes villes du monde se trouvent sur la côte, ce qui signifie que davantage de personnes sont exposées à des phénomènes violents tels que les [[inondation]]s et les ouragans. Les effets s'étendent de la sécurité personnelle des gens au coût des dégâts. En 2015, les inondations dans les grandes villes côtières ont coûté environ 6 milliards de dollars (USD) dans le monde, ce qui pourrait atteindre près de 1 000 milliards de dollars en 2050.<ref name=nasa3/>

==Références==
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Indicateurs d'un monde qui se réchauffe

2022-08-11T18:00:58Z

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[[category:371 topics]]
[[Category:Finit]]
[[en:Indicators of a warming world]]
[[es:Indicadores de un mundo en calentamiento]]
<onlyinclude>Les humains réchauffent la planète<ref name=nasa/> en augmentant les quantités de [[gaz à effet de serre]] dans l'[[atmosphère]]. Les scientifiques disposent de nombreuses preuves qui montrent de manière constante que le monde se [[réchauffement planétaire|réchauffe]]. Ces '''indicateurs du réchauffement planétaire''' (voir figure 1 ci-dessous) comprennent : <ref name=nasa>NASA. (Accessed November 7, 2015). ''Climate change: How do we know?'' [Online], Available: http://climate.nasa.gov/evidence/</ref></onlyinclude>

*L'[[augmentation du niveau de la mer]]
*L'augmentation des niveaux de [[gaz à effet de serre]] (voir [[cycle du carbone]])
*L'[[Réchauffement planétaire|augmentation de la température moyenne à la surface du globe]]
*Le [[retrait des glaciers]]
*Les [[événements météorologiques extrêmes]]
*L'[[acidification des océans]]
*La [[chaleur des océans]]
*La [[fonte de la glace|Fonte de la glace de mer]]

Consultez les pages ci-dessus pour obtenir des informations sur chacun d'entre eux.

[[File:Monde en chauf.png|thumb|center|800px|Figure 1. Dix indicateurs du réchauffement de la planète.<Ref>Wikimedia Commons [Online], Available: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Diagram_showing_ten_indicators_of_global_warming.png</ref>]]

==Références==
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Rupture de barrage

2022-08-11T18:00:58Z

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[[Category:Finit]]
[[en:Dam failures]]
[[File:Hoover_Dam_Nevada_Luftaufnahme.jpg|400px|framed|right|Figure 1. La quantité d'eau retenue par un barrage rend sa défaillance catastrophique.<ref>Wikimedia Commons. (September 2, 2015). ''Hoover Dam'' [Online]. Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d8/Hoover_Dam_Nevada_Luftaufnahme.jpg</ref>]]

<onlyinclude>Une '''rupture de barrage''' est une libération incontrôlée d'[[eau]] d'un [[réservoir hydroélectrique|réservoir]] à travers un [[barrage hydroélectrique|barrage]] à la suite de défaillances structurelles ou de déficiences du barrage.</onlyinclude><ref name="RE1">City of Roseville. (September 2, 2015). ''Dam Failure'' [Online]. Available: https://www.roseville.ca.us/civicax/filebank/blobdload.aspx?blobid=19067</ref> Les ruptures de barrage peuvent être relativement mineures ou catastrophiques, et peuvent éventuellement porter atteinte à la vie humaine et aux biens en aval de la rupture.

Les ruptures de barrage peuvent être extrêmement dommageables, notamment parce que les barrages sont considérés comme des « installations contenant des forces dangereuses » en vertu du droit humanitaire international.<ref>ICRC. (September 2, 2015). ''Practice Relating to Rule 42. Works and Installations Containing Dangerous Forces'' [Online]. Available: https://www.icrc.org/customary-ihl/eng/docs/v2_rul_rule42</ref> Cela est dû à l'immense destruction qui peut se produire lors d'une rupture de barrage. Au cours de l'histoire, un grand nombre de ruptures de barrages ont causé d'immenses dégâts matériels lorsque les eaux de crue détruisent les infrastructures. En outre, les [[écosystème]]s et les habitats sont détruits par les eaux qui les inondent. De plus, au fil des ans, les ruptures de barrages ont coûté la vie à des milliers de personnes. Plus les barrages vieillissent, plus le risque de rupture catastrophique est élevé.<ref>Association of State Dam Safety Officials. (September 2, 2015). ''Dam Failures and Incidents'' [Online]. Available: http://www.damsafety.org/news/?p=412f29c8-3fd8-4529-b5c9-8d47364c1f3e</ref>

==Causes==
Il existe quatre causes principales de rupture de barrage, à savoir :<ref name = RE1/>
* Le '''débordement''' : ces défaillances résultent d'une mauvaise conception du [[déversoir]], ce qui fait que le réservoir se remplit trop d'eau, surtout en cas de fortes [[précipitations|pluies]].<ref>E. Goodarzi, L. Teang Shui and M. Ziaei, "Dam overtopping risk using probabilistic concepts – Case study: The Meijaran Dam, Iran", Ain Shams Engineering Journal, vol. 4, no. 2, pp. 185-197, 2013.</ref> Parmi les autres causes de ce type de défaillance, on peut citer le tassement de la crête du barrage ou le blocage du déversoir.
* '''Défauts de fondation''' : Ces défaillances sont dues à l'affaissement des fondations du barrage, à l'instabilité des pentes entourant le barrage, aux pressions de soulèvement et aux [[infiltration]]s autour des fondations. Toutes ces défaillances entraînent une instabilité structurelle et une défaillance potentielle du barrage.
* '''Défaillances des canalisations et des infiltrations''' : Ces défaillances sont dues à l'érosion interne causée par les infiltrations et l'érosion le long des structures hydrauliques telles que les déversoirs. De même, l'érosion due aux terriers d'animaux et aux fissures dans la structure du barrage contribue à ces défaillances.
* '''Défaillance des conduits et des valves''' : Ces défaillances sont dues à des problèmes de valeurs et de conduits.

D'autres ruptures de barrages résultent de causes diverses. De nombreuses ruptures de barrages sont également le résultat secondaire d'autres catastrophes naturelles telles que les tremblements de terre, les [[glissement de terrain|glissements de terrain]], les [[tempête extrême|tempêtes extrêmes]] ou la [[fonte des neiges]] abondante. Parmi les autres causes, on peut citer le mauvais fonctionnement des équipements, les dommages structurels et le sabotage.<ref name="RE1"/>

==Défaillances notables==
De nombreuses ruptures de barrages se sont produites dans le monde entier, entraînant des dommages de gravité variable, allant de la destruction de propriétés à des décès. La liste d'exemples ci-dessous n'est pas exhaustive mais sert plutôt d'indicateur de la façon dont les barrages peuvent se rompre et comment ces ruptures peuvent causer des dommages.

===Barrage de Banqiao===
[[File:1360287103419.jpeg|360px|thumb|right|Figure 2. Le barrage de Banqiao après la rupture.<ref>International Rivers. (September 2, 2015). ''Banqiao Dam'' [Online]. Available: http://www.internationalrivers.org/resources/the-forgotten-legacy-of-the-banqiao-dam-collapse-7821</ref>]]
Le barrage réservoir de Banqiao (ainsi que 63 autres barrages), situé dans la province chinoise du Henan, s'est rompu en 1975, causant la mort d'environ 171 000 personnes (bien que certains rapports suggèrent que ce chiffre pourrait atteindre 230 000). La rupture du barrage a détruit les maisons de millions de personnes et est considérée comme la plus grande rupture de barrage de l'histoire.<ref name = handbook>C. Cleveland and C. Morris, Handbook of energy, Volume II, Chronologies, top ten lists, and word clouds. Waltham, MA: Elsevier, 2014.</ref>

En août 1975, la région a connu une crue extrême, entraînant la chute de quantités d'eau qui n'avaient pas été envisagées lors de la construction du barrage. Plus d'une année de pluie est tombée en seulement 24 heures, et le barrage a cédé le 8 août. Tôt le 8 août, le barrage a cédé et 700 millions de [[mètre]]s cubes d'eau ont été libérés, inondant les communautés et les maisons en aval. Après cette rupture, une réaction en chaîne a commencé et les 61 autres réservoirs situés dans la région se sont effondrés, libérant six autres milliards de mètres cubes d'eau de crue. L'eau a recouvert une superficie équivalente à 10 000 kilomètres carrés. L'absence de planification et de prise en compte des inondations extrêmes a entraîné la mort immédiate de 26 000 personnes à cause de l'eau elle-même. 145 000 autres personnes sont mortes à la suite d'[[épidémie]]s et de [[famine]]s après l'inondation.<ref>Si, Y., 1998. The World’s most catastrophic dam failures. Qing (1998a), pp.25-38.</ref>

===Barrage de Sayano-Shushenskaya===
Une [[turbine hydraulique|turbine]] du barrage de Sayano-Shushenskaya en Khakassia, en Russie, s'est violemment brisée le 17 août 2009, causant d'importants dégâts. La salle des turbines et la salle des machines ont été inondées, détruisant 9 des 10 turbines et faisant s'effondrer le plafond de la salle des turbines. Au total, 75 personnes ont été tuées. Cela a entraîné d'importantes coupures de [[puissance|courant]] dans la région.<ref name=dam2>Engineering Failures. (September 2, 2015). ''Sayano–Shushenskaya Dam Failure'' [Online]. Available: http://engineeringfailures.org/?p=703#sthash.tzjhWLIW.dpuf</ref>

La cause de l'incident serait des vibrations dangereuses provenant de l'une des turbines, qui ont provoqué la rupture violente de la turbine. L'eau qui entrait dans la turbine a inondé le hall des turbines, inondant la pièce et les niveaux inférieurs. Le plafond de la salle s'est également brisé sous l'impact de la turbine. À ce moment-là, l'électricité a fait défaut dans la centrale, entraînant une panne générale. Les portes en acier des tuyaux de prise d'eau des turbines ont été fermées manuellement et les déversoirs ont été ouverts pour éviter d'autres dégâts.<ref name=dam2/>

===Barrage de Teton===
[[File:Teton_Dam_failure.jpg|360px|thumb|right|Figure 3. Le réservoir se vide par le barrage de Teton.<ref>Wikimedia Commons. (September 2, 2015), ''Teton Dam Failure'' [Online]. Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/29/Teton_Dam_failure.jpg</ref>]]
Le barrage de Teton, près d'Idaho Falls, a cédé complètement le 5 juin 1976, libérant le contenu de son réservoir. Cette rupture a commencé par une importante fuite près de la culée droite du barrage.<ref name=dam3>Arthur Gibbs Sylvester. (September 2, 2015). ''Teton Dam Failure'' [Online]. Available: http://www.geol.ucsb.edu/faculty/sylvester/Teton_Dam/welcome_dam.html</ref> Le barrage s'est rompu juste au moment où il était achevé et rempli pour la première fois. Après que la première fuite ait été remarquée, une tache humide s'est développée sur la face du barrage en raison d'infiltrations provenant de la roche de la culée. Le matériau a commencé à se détacher et l'érosion s'est poursuivie sur le remblai. L'eau qui s'échappe augmente à mesure que le trou s'agrandit et les tentatives de remplissage échouent. Le barrage s'est rompu lorsque la crête du remblai s'est effondrée et qu'un mur d'eau a déferlé. 40% de la digue du barrage a été perdue et la centrale électrique a été complètement submergée par les débris. Le barrage a libéré près de 400 000 mètres cubes d'eau, puis a inondé des terres agricoles et des villes en aval, entraînant la perte de 14 vies, directement ou indirectement, et un coût estimé à près d'un milliard de dollars.<ref name=dam3/>

==En savoir plus==
*[[Barrage]]
*[[Réservoir]]
*[[Hydroélectricité]]
*[[Installation hydroélectrique]]
*Ou explorez une [[Spécial: Au hasard|page au hasard]]

==Références==
{{reflist}}[[Category:Uploaded]]

Séparateur cyclonique

2022-08-11T18:00:58Z

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[[Category:Ethan Vérifie]]
[[en:Cyclone separator]]
[[File:Cyclone_fr.png|300px|thumb|right|Figure 1. Un séparateur cyclonique.<ref>Wikimedia Commons. (July 16, 2015). ''Cyclone Separator'' [Online]. Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e3/Cyclone_separator.svg</ref>]]
<onlyinclude>Les '''séparateurs cycloniques''' ou simplement '''cyclones''' sont des dispositifs de séparation ([[épurateur à sec|épurateurs à sec]]) qui utilisent le principe d'[[inertie]] pour éliminer les [[matière particulaire|particules]] des [[gaz]] de combustion.</onlyinclude><ref name="RE1">R. Wolfson. ''Energy, Environment and Climate'', 2nd ed. New York, U.S.A.: Norton, 2012</ref> Les séparateurs cycloniques sont l'un des nombreux dispositifs de contrôle de la pollution de l'air connus sous le nom de '''pré-nettoyeurs''', car ils éliminent généralement les plus gros morceaux de matière particulaire. Cela évite aux méthodes de filtration plus fines d'avoir à traiter ultérieurement de grosses particules plus abrasives. De plus, plusieurs séparateurs cycloniques peuvent fonctionner en parallèle, et ce système est connu sous le nom de '''multicyclone'''.<ref name="RE2">US EPA. (July 16, 2015). ''Air Pollution Control Technology Fact Sheet'' [Online]. Available: http://www.epa.gov/ttncatc1/dir1/fcyclon.pdf</ref>

Il est important de noter que la taille des cyclones peut varier considérablement. La taille du cyclone dépend en grande partie de la quantité de gaz de combustion qui doit être filtrée, et les opérations plus importantes ont donc tendance à nécessiter des cyclones plus grands. Par exemple, il existe plusieurs modèles différents d'un même type de cyclone, dont les dimensions peuvent aller d'une hauteur relativement faible de 1,2 à 1,5 [[mètre]]s (environ 4 à 5 pieds) à environ 9 mètres (30 pieds), soit à peu près la hauteur d'un immeuble de trois étages !<ref>Kice. (July 22, 2015). ''CK Cyclone Collectors'' [Online]. Available: http://www.kice.com/pdfs/CK_Cyclones.pdf</ref>

==Comment cela fonctionne==
Les séparateurs cycloniques fonctionnent comme une [[centrifugeuse]], mais avec une alimentation continue d'air sale. Dans un séparateur cyclonique, les gaz de combustion sales sont introduits dans une chambre. L'intérieur de la chambre crée un tourbillon en spirale, semblable à une tornade. Cette formation en spirale et la séparation sont illustrées à la figure 2. Les composants les plus légers de ce gaz ont moins d'inertie, il est donc plus facile pour eux d'être influencés par le vortex et de le remonter. À l'inverse, les composants plus gros des particules ont plus d'inertie et ne sont pas aussi facilement influencés par le vortex.<ref name="RE1"/>

[[File:cyclone_ani.gif|360px|framed|center|Figure 2. Un GIF animé montrant comment les particules se déplacent dans un séparateur cyclonique.<ref>Simerics. (July 21, 2015). ''Cyclonic Separator'' [Online]. Available: http://www.simerics.com/animation/cyclone_ani.gif</ref>]]

Comme ces particules plus grosses ont du mal à suivre le mouvement en spirale à grande vitesse du gaz et du vortex, elles heurtent les parois intérieures du conteneur et tombent dans une trémie de collecte. Ces chambres ont la forme d'un cône renversé pour favoriser la collecte de ces particules au fond du conteneur. Les gaz de combustion épurés s'échappent par le haut de la chambre.

La plupart des cyclones sont construits pour contrôler et éliminer les particules d'un diamètre supérieur à 10 micromètres. Cependant, il existe des cyclones à haut [[rendement]] qui sont conçus pour être efficaces sur des particules aussi petites que 2,5 micromètres. De même, ces appareils ne sont pas efficaces sur les particules extrêmement grosses. Pour les particules d'environ 200 micromètres, les [[séparateurs à décantation par gravité|chambres de décantation par gravité]] ou les [[séparateurs à élan]] sont une meilleure option.<ref name="RE2"/>

Parmi tous les dispositifs de contrôle des particules, les séparateurs cycloniques sont parmi les moins coûteux.<ref name="RE1"/> Ils sont souvent utilisés comme prétraitement avant que les gaz de combustion n'entrent dans des dispositifs de contrôle de la pollution plus efficaces. Par conséquent, les séparateurs cycloniques peuvent être considérés comme des « séparateurs grossiers » avant que les gaz de combustion n'atteignent les étapes de filtration fine.

==Efficacité==
Les séparateurs cycloniques sont généralement capables d'éliminer quelque part entre 50 et 99 % de toutes les particules présentes dans les gaz de combustion.<ref name="RE1"/> La capacité réelle des séparateurs cycloniques à éliminer cette matière dépend largement de la taille des particules. S'il y a une grande quantité de particules plus légères, moins de ces particules sont capables d'être séparées. Pour cette raison, les séparateurs cycloniques fonctionnent mieux sur les gaz de combustion qui contiennent de grandes quantités de grosses particules.

L'utilisation de séparateurs cycloniques présente plusieurs avantages et inconvénients. Tout d'abord, les séparateurs cycloniques sont avantageux car ils ne sont pas coûteux à installer ou à entretenir, et ils n'ont pas de pièces mobiles. Les coûts d'entretien et d'exploitation restent donc faibles. Ensuite, les particules éliminées sont collectées à sec, ce qui facilite leur élimination. Enfin, ces unités prennent très peu de place. Bien qu'efficace, l'utilisation de séparateurs à cyclone présente également des inconvénients. Principalement parce que les modèles standard ne sont pas en mesure de collecter efficacement les particules inférieures à 10 micromètres et que les machines sont incapables de traiter correctement les matériaux collants ou poisseux.<ref name="RE2"/>

==En savoir plus==
*[[Épurateur]]
*[[Épurateur à sec]]
*[[Épurateur par voie humide]]
*[[Gaz d'échappement]]
*[[Polluant]]
*[[Précipitateur électrostatique]]
*Ou explorez une [[Spécial: Au hasard|page au hasard]]

==Références==
{{reflist}}
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Précipitateur électrostatique

2022-08-11T18:00:58Z

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[[Category:Victoria Vérifie]]
[[en:Electrostatic precipitator]]
[[File:Elektrofilter_Maria_Gugging.jpg|360px|thumb|right|Figure 1. Un précipitateur électrostatique.<ref>Wikimedia Commons. (July 15, 2015). ''Electrostatic Precipitator'' [Online]. Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c4/Elektrofilter_Maria_Gugging.jpg</ref>]]

<onlyinclude>Un '''précipitateur électrostatique''' est un type de filtre ([[épurateur à sec]]) qui utilise l'[[électricité statique]] pour éliminer la [[suie]] et les [[cendre]]s des gaz d'échappement avant qu'ils ne sortent des [[cheminée]]s. </onlyinclude><ref name="RE1">Chris Woodford. (July 15, 2015). ''How Does an Electrostatic Precipitator Work?'' [Online]. Available: http://www.explainthatstuff.com/electrostaticsmokeprecipitators.html</ref> Il s'agit d'un [[dispositif de contrôle de la pollution de l'air]] commun. La plupart des centrales électriques brûlent des [[combustible fossile|combustibles fossiles]] tels que le [[charbon]] ou le [[pétrole]] pour [[production électrique|générer de l'électricité]]. Lorsque ces [[combustible]]s subissent une [[combustion des hydrocarbures|combustion]], de la [[fumée]] est produite.<ref name="RE2">BBC Bitesized. (July 15, 2015). ''Electrostatic Precipitators'' [Online]. Available: http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/add_ocr_gateway/radiation/electrostaticsusesrev1.shtml</ref> La fumée est constituée de minuscules particules de suie qui sont en suspension dans l'air chaud qui monte. Ces particules de [[carbone]] non brûlées sont extraites de la fumée à l'aide de l'électricité statique dans les précipitateurs, laissant l'air propre et chaud s'échapper des cheminées.<ref name="RE1"/> Il est vital d'éliminer ce carbone non réagi de la fumée, car il peut endommager les bâtiments et [[Effets de la pollution de l'air sur la santé|mettre en danger la santé humaine]] - notamment la santé respiratoire.

==Comment fonctionnent-ils ?==
[[File:2000px-Electrostatic_precipitator.png|360px|thumb|left|Figure 2. Modèle de précipitateur électrostatique utilisant des fils métalliques comme électrodes négatives et de grandes plaques comme électrodes positives.<ref>Wikimedia Commons. (July 15, 2015). ''Electrostatic Precipitator'' [Online]. Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/52/Electrostatic_precipitator.svg/2000px-Electrostatic_precipitator.svg.png</ref>]]
Le fonctionnement des précipitateurs électrostatiques est assez simple. Les [[gaz de combustion]] sales qui s'échappent par la cheminée passent à travers deux [[électrode]]s. La forme de ces électrodes dépend du type de précipitateur électrostatique utilisé, mais il peut s'agir de fils, de barres ou de plaques de métal à l'intérieur d'un tuyau ou de la cheminée elle-même. L'une des électrodes est chargée d'une [[tension]] négative élevée, et cette plaque fait en sorte que les particules à l'intérieur de la fumée obtiennent une [[charge]] négative lorsqu'elles passent devant cette électrode.<ref name="RE1"/> Plus loin dans le tuyau, la seconde électrode porte une tension positive élevée similaire. En se basant uniquement sur le fait que les charges opposées s'attirent, les particules de suie chargées négativement sont attirées vers l'électrode positive et s'y collent. De temps en temps, ces plaques doivent être nettoyées pour enlever la suie accumulée et l'évacuer dans une [[trémie]]. La suie et les cendres collectées de cette manière dans les [[centrales thermiques au charbon]] sont appelées [[cendres volantes]].<ref name="RE3"/>

Même si la plupart des précipitateurs électrostatiques fonctionnent de manière similaire, il existe de nombreuses variantes et différents types qui fonctionnent mieux pour des particules de différentes tailles, différentes compositions de fumée et différentes quantités de [[pollution]]. La nécessité d'une variété de conceptions vient en partie du fait que le charbon brûlé dans le monde entier varie radicalement dans sa composition chimique. D'autres centrales électriques peuvent chercher à éliminer certains polluants, tels que le [[oxydes de soufre|dioxyde de soufre]], ou chercher à minimiser la quantité de cendres produites. En outre, certains charbons à faible teneur en [[soufre]] qui sont brûlés ont une [[résistivité]] électrique plus élevée, ce qui rend plus difficile l'élimination des cendres produites par ce charbon à l'aide de précipitateurs électrostatiques.<ref name="RE1"/>

==Efficacité==
Les précipitateurs électrostatiques sont extrêmement efficaces, et sont capables d'éliminer plus de 99 % des [[matière particulaire|particules]]. Depuis 1940, les [[émission]]s de particules inférieures à 10 micromètres ont été réduites d'un facteur d'environ 5. Cependant, ce haut niveau d'efficacité a un coût élevé - environ 2 à 4 % de la production d'énergie électrique d'une centrale électrique sont consacrés au fonctionnement des précipitateurs électrostatiques et d'autres systèmes utilisés pour éliminer les particules.<ref name="RE3"> R. Wolfson. ''Energy, Environment and Climate'', 2nd ed. New York, U.S.A.: Norton, 2012</ref>

L'efficacité d'un certain précipitateur est déterminée par la façon dont le dispositif spécifique traite les caractéristiques et les problèmes uniques de l'usine où il est utilisé. En outre, l'efficacité du précipitateur est également déterminée par la température et la teneur en humidité des gaz de combustion.<ref name="RE1"/>

==En savoir plus ==
*[[Épurateur]]
*[[Épurateur à sec]]
*[[Épurateur par voie humide]]
*[[Gaz d'échappement]]
*[[Polluant]]
*Ou explorez une [[Spécial: Au hasard|page au hasard]]
==Références==
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Dispositifs de contrôle de la pollution atmosphérique

2022-08-11T18:00:58Z

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[[category:371 topics]]
[[Category:Victoria Vérifie]]
[[en: Air pollution control devices]]
[[File:360px-Pueblo_Chemical_Agent_-_Scrubber.jpg|250px|thumb|right|Figure 1. Un épurateur chimique.<ref>Wikimedia Commons. (July 14, 2015). ''Chemical Scrubber'' [Online]. Available: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pueblo_Chemical_Agent_-_Scrubber.jpg#/media/File:Pueblo_Chemical_Agent_-_Scrubber.jpg</ref>]]
<onlyinclude>Les '''dispositifs de contrôle de la pollution atmosphérique''' sont une série de dispositifs qui empêchent une variété de différents [[polluant]]s, à la fois [[gaz|gazeux]] et [[solide]]s, de pénétrer dans l'[[atmosphère]], principalement à partir des [[cheminée]]s industrielles.</onlyinclude> Ces dispositifs de contrôle peuvent être séparés en deux grandes catégories : les dispositifs qui contrôlent la quantité de [[matière particulaire|particules]] s'échappant dans l'[[environnement]] et les dispositifs qui contrôlent les [[émission]]s de gaz [[acide]]s. Il est important de comprendre que les méthodes d'extraction pour chaque type spécifique de polluant peuvent différer, c'est pourquoi seules les principales méthodes sont abordées. Bien que complexes, ces dispositifs se sont avérés efficaces dans le passé, les niveaux globaux d'émissions de nombreux polluants ayant diminué avec la mise en œuvre de ces dispositifs de contrôle.

Pour consulter des données montrant comment les niveaux d'émission de divers polluants ont évolué au fil du temps, cliquez [[données détaillées sur la polution#Données des séries chronologiques|ici]].

==Contrôle des particules==
Des machines spécifiques sont utilisées pour éliminer les matières particulaires des gaz de combustion. Une grande partie de cette séparation utilise des moyens physiques de séparation et non des techniques de séparation [[chimique]], simplement parce que les particules sont suffisamment grosses pour être « capturées » de cette manière. Vous trouverez ci-dessous quelques-unes des méthodes de base d'extraction des particules.
===Précipitateurs électrostatiques===
:: [[précipitateur électrostatique|''article principal'']]
Un '''[[précipitateur électrostatique]]''' est un type de filtre qui utilise l'[[électricité statique]] pour éliminer la [[suie]] et les [[cendres]] des gaz d'échappement avant qu'ils ne sortent des cheminées.<ref name="RE1">Chris Woodford. (July 24, 2015). ''How Does an Electrostatic Precipitator Work?'' [Online]. Available: http://www.explainthatstuff.com/electrostaticsmokeprecipitators.html</ref> Les particules non brûlées de [[carbone]] dans la fumée sont retirées de la fumée en utilisant l'électricité statique dans les précipitateurs, laissant de l'air propre et chaud s'échapper des cheminées.<ref name="RE1"/> Il est vital d'éliminer ce carbone non réagi de la fumée, car il peut endommager les bâtiments et [[Effets de la pollution atmosphérique sur la santé|mettre en danger la santé humaine]] - notamment la santé respiratoire.

===Séparateurs cycloniques===
:: [[séparateur cyclonique|''article principal'']]
Un '''[[séparateur à cyclone]]''' est un dispositif de séparation qui utilise le principe d'[[inertie]] pour éliminer les particules des gaz de combustion.<ref>R. Wolfson. ''Energy, Environment and Climate'', 2nd ed. New York, U.S.A.: Norton, 2012</ref> Dans ces séparateurs, les gaz de combustion sales entrent dans une chambre contenant un vortex, semblable à une tornade. En raison de la différence d'inertie entre les particules de gaz et les particules plus grosses, les particules de gaz se déplacent vers le haut du cylindre tandis que les particules plus grosses frappent la paroi intérieure et tombent. Les particules sont ainsi séparées des gaz de combustion, ce qui laisse des gaz de combustion propres.

===Filtres en tissu===
:: [[Filtration sur tissu|''article principal'']]
Les '''[[Filtration sur tissu|Filtres en tissu]]''' sont une méthode assez simple qui peut être utilisée pour éliminer les poussières des gaz de combustion. Dans certains gaz, ils peuvent également éliminer les gaz acides s'ils utilisent des composés [[Base (chimie)|basique]]. Cette méthode utilise simplement une sorte de tissu - on utilise généralement du feutre car un tissu tissé permettrait à la poussière de se frayer un chemin - est placé de manière à ce que les gaz de combustion doivent le traverser avant de sortir des cheminées.<ref name=EPA>US EPA. (July 24, 2015). ''Air Pollution Control'' [Online]. Available: http://www.epa.gov/ttnchie1/conference/ei11/stationarysource/hochhauser.pdf</ref> Lorsque le gaz passe à travers, les particules de poussière sont piégées dans le tissu.

==Contrôle des gaz==
Des méthodes de séparation chimique plus intenses sont généralement nécessaires pour séparer les gaz polluants des gaz de combustion. Cependant, cette extraction est importante car de nombreux gaz acides présents dans les gaz de combustion contribuent aux pluies acides. Vous trouverez ci-dessous quelques-unes des méthodes de base permettant d'extraire les gaz.
===Épurateurs===
:: [[Épurateur|''article principal'']]
Les '''[[épurateur]]s''' sont un type de système utilisé pour éliminer les matières nocives des gaz d'échappement industriels avant qu'ils ne soient rejetés dans l'environnement. Ces polluants sont généralement gazeux, et lorsque les laveurs sont utilisés pour éliminer spécifiquement les [[oxydes de soufre|SOx]], on parle de désulfuration des gaz de combustion. Il existe deux grands types d'épurateurs, les '''[[épurateur par voie humide|épurateurs par voie humide]]''' et les '''[[épurateur à sec|épurateurs à sec]]'''. La principale différence réside dans le type de matériau utilisé pour éliminer les gaz. En éliminant les gaz acides des gaz d'échappement avant qu'ils ne soient rejetés dans le ciel, les épurateurs aident à prévenir la formation de [[pluie acide|pluies acides]].<ref>WiseGeek. (July 24, 2015). What is a Scrubber System? [Online]. Available: http://www.wisegeek.com/what-is-a-scrubber-system.htm</ref>
===Incinération===
L''''incinération''' est utilisée pour convertir les émissions de [[composé organique volatil]] en [[dioxyde de carbone]] et [[eau]] par [[Combustion des hydrocarbures|combustion]]. L'incinération a généralement lieu dans une pièce d'équipement spécialisée appelée postcombustion, qui est construite pour créer les conditions nécessaires à une combustion complète (comme un temps de combustion suffisant et une température élevée).<ref name=ut>Ashok Kumar. (July 24, 2015). ''Air Pollution Control Devices'' [Online]. Available: http://www.eng.utoledo.edu/~akumar/IAP1/Pollution%20Control.htm</ref> En outre, le gaz incinéré doit être mélangé pour assurer une combustion complète.

===Capture du carbone===
:: [[Captage et stockage du carbone|''article principal'']]
En théorie, le dioxyde de carbone peut également être capturé et stocké sous terre ou dans les forêts et les océans pour l'empêcher de pénétrer dans l'atmosphère. Le terme '''captage et stockage du carbone''' désigne le processus consistant à capturer ce dioxyde de carbone et à le stocker sous terre, en le pompant dans des couches géologiques. Ce procédé est rarement utilisé mais on en parle beaucoup comme une manière de limiter les [[gaz à effet de serre|émissions de gaz à effet de serre]] conduisant au [[changement climatique]].

==Références==
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[[Category:Uploaded]]

Smog photochimique

2022-08-11T18:00:58Z

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[[Category:Done 2018-08-03]]
[[Category:Ethan Vérifie]]
[[en:Photochemical smog]]
[[File:shanghai.jpg|300px|thumb|Figure 1. Smog photochimique au-dessus de Shanghai.<ref>Wikimedia Commons [Online], Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d1/Shanghaiairpollutionsunset.jpg</ref>]]

<onlyinclude>Le '''smog photochimique''' est un type de [[smog]] produit lorsque la lumière [[ultraviolet|ultraviolette]] du [[soleil]] réagit avec les [[NOx|oxydes d'azote]] dans l'[[atmosphère]]. Il est visible sous la forme d'une brume brune, et est plus visible le matin et l'après-midi, en particulier dans les villes chaudes et densément peuplées.</onlyinclude><Ref name=boyle>B. Everett, G. Boyle, S. Peake and J. Ramage, "," in "Penalties: Assessing the Environmental and Health Impacts of Energy Use," in ''Energy Systems and Sustainability'', 2nd ed., Oxford, UK: Oxford, 2013, ch.13, pp.543</ref> Les villes qui subissent quotidiennement ce smog sont Los Angeles, Sydney, la ville de Mexico, Pékin, et bien d'autres.

==Formation==

Le smog photochimique se forme à partir d'un processus complexe, mais sa source est assez évidente. Les automobiles en sont la principale source, tandis que les [[centrale électrique au charbon|centrales électriques au charbon]] et certaines autres centrales électriques produisent également les [[polluant]]s nécessaires pour faciliter sa production. En raison de son abondance dans les régions où la [[température]] est plus élevée, le smog photochimique est plus fréquent en été.<ref name=hinrichs>R. A. Hinrichs and M. Kleinbach, "Nitrogen oxides, photochemical smog and ozone," in ''Energy: Its Use and the Environment'', 5th ed. Toronto, Ont. Canada: Brooks/Cole, 2013, ch.8, sec.C, pp.250-252</ref>

Elle se forme le matin, lorsqu'un très grand nombre de personnes conduisent leur véhicule pour se rendre au travail. Les oxydes d'azote produits dans le [[moteur]] de la voiture sont introduits dans l'atmosphère et peuvent se combiner avec l'[[eau]] pour former de l'acide nitrique ou réagir avec la lumière du soleil pour produire des atomes singuliers d'[[oxygène]], qui se combinent ensuite avec l'[[oxygène moléculaire]] pour produire de l'[[ozone]].<ref name=boyle/> L'acide nitrique peut se précipiter sur la Terre et donner lieu à des [[pluie acide|pluies acides]], ou rester dans le smog. En raison de sa production directe par les véhicules, le smog se forme au-dessus des villes où de nombreuses personnes peuvent être confrontées à ses effets néfastes sur la santé.

Des journées plus chaudes signifient plus de smog photochimique, en particulier dans les villes densément peuplées telles que celles mentionnées ci-dessus. Comme de plus en plus de [[population urbaine|populations urbaines]] apparaissent dans le monde, ce problème ne peut que s'aggraver.<ref name=hackett>G. Tyler Miller, Jr. and D. Hackett, "Photochemical and Industrial Smog," in ''Living in the Environment'', 2nd ed. USA: Nelson , 2011, ch.20, sec.3, pp.465-471</ref>

===Composition===

Le monoxyde d'azote (NO) et le dioxyde d'azote (NO<sub>2</sub>) sont émis par la combustion de [[combustible fossile|combustibles fossiles]], et sont également émis naturellement par des phénomènes tels que les volcans et les feux de forêt (c'est toutefois l''''immense concentration''' de ces polluants dans les villes qui est la plus préoccupante, car les émissions naturelles ont tendance à s'étendre sur de plus grandes zones). Lorsqu'il est exposé aux rayons ultraviolets, le NO<sub>2</sub> subit une série complexe de réactions avec les [[hydrocarbure]]s pour produire les composants du smog photochimique - un mélange d''''[[ozone]]''', d''''acide nitrique''', d''''aldéhydes''', de '''[[nitrate de peroxyacyle|nitrates de peroxyacyle]]''' ('''NPA''') et d'autres [[polluant secondaire|polluants secondaires]].<Ref name=hackett/>

Le NO<sub>2</sub>, l'ozone et les NPA sont appelés '''oxydants photochimiques''' parce qu'ils peuvent réagir et oxyder certains composés dans l'atmosphère ou dans les poumons d'une personne qui ne sont pas normalement oxydés. Même de petites traces de ces produits chimiques peuvent affecter les voies respiratoires des humains et des animaux, et endommager les récoltes et les arbres.<Ref name=hackett/>

[[File:Photosmog_fr.png|thumb|800px|center|Figure 2. Formation de smog photochimique ; la lumière du soleil réagit avec le NO<sub>2</sub> qui interagit ensuite avec d'autres molécules dans l'air pour former le smog.<ref>Adapted from Living In The Environment. See Reference 4.</ref>]]

==Effets==

Le smog photochimique a de nombreux effets néfastes. Lorsqu'ils sont combinés à des hydrocarbures, les produits chimiques qu'ils contiennent forment des [[molécule]]s qui provoquent une irritation des yeux. Les radicaux présents dans l'air interfèrent avec le cycle de l'[[azote]] en empêchant la destruction de l'ozone troposphérique. Parmi les autres effets, mentionnons la réduction de la visibilité et les troubles respiratoires.<ref name=hinrichs/>

De l'ozone troposphérique est également produit et a divers effets sur le corps humain. Pour plus d'informations, consultez la page [[ozone]].

==En savoir plus==
*[[Ultraviolet]]
*[[Smog]]
*[[Atmosphère]]
*[[Polluant]]
*[[Combustion des hydrocarbures]]
*Ou explorez une [[Spécial: Au hasard|page au hasard]]

==Références==
{{reflist}}
[[Category:Uploaded]]

Bioaccumulation

2022-08-11T18:00:58Z

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[[Category:Victoria Vérifie]]
[[en:Bioaccumulation]]
[[File:Contaminated fish .jpg|thumbnail|right|Il existe des endroits où les niveaux de toxines sont suffisamment élevés pour que des sources alimentaires entières doivent être évitées.<ref name = ee>Cleanmarine internet:http://www.cleanmarinekrill.co.uk/blog/where-does-your-fish-oil-come-from-researchers-warn-of-higher-levels-of-toxins-in-larger-fish</ref>]]

<onlyinclude>On parle de '''bioaccumulation''' lorsque la [[concentration en parties par|concentration]] de substances chimiques augmente dans un organisme ou une espèce. Cela peut se produire lorsque des substances toxiques sont ingérées.</onlyinclude><ref name=book1>D. Mackay and a. Fraser, “Bioaccumulation of persistent organic chemicals: mechanisms and models,” Environmental Pollution, vol. 110, no. 3, pp. 375–391, Dec. 2000.</ref> Ces substances toxiques sont très difficiles à excréter par les organismes et s'accumulent donc dans leurs tissus. Un polluant commun qui se bioaccumule est le [[Mercure (polluant)|mercure]], qui s'accumule spécifiquement dans les poissons. Les composés organiques et les métaux peuvent tous deux se bioaccumuler.

==Bioaccumulation vs Biomagnification==
Un résultat important de la bioaccumulation est la [[biomagnification]]. Il s'agit de ''l'amplification'' des toxines vers le haut de la chaîne alimentaire, alors que la bioaccumulation se produit lorsque les toxines ''s'accumulent'' dans un seul organisme.

''La biomagnification est une idée très voisine. Pour en savoir plus, cliquez [[biomagnification|ici]].''

==En savoir plus==
*[[Biomagnification]]
*[[Polluant]]
*[[Mercure (polluant)]]
*[[Concentration en parties par]]
*Ou explorez une [[Spécial: Au hasard|page au hasard]]

==Références==
{{reflist}}
[[Category:Uploaded]]

Base (chimie)

2022-08-11T18:00:58Z

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[[Category:Done 2018-07-20]]
[[en:Base (chemistry)]]
[[category:Finit]]
[[File:bleachs.JPG|160px|thumb|Figure 1. La javel a un pH d'environ 12-13.]]

<onlyinclude>Une '''base''' ou '''alcaline''' est une substance qui réagit avec l'eau pour produire du OH<sup>-</sup>.<ref name=libre>Chemistry LibreTexts. (July 11 2018). ''Overview of Acids and Bases'' [online], Available:https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Acids_and_Bases/Acid/Overview_of_Acids_and_Bases </ref> En général, les solutions de bases dans l'eau ont un [[pH]] supérieur à 7.

Dans l'eau, il y a toujours des [[ion]] sH<sup>+</sup> et OH<sup>-</sup> en raison de l'auto-ionisation de l'eau. Dans les solutions de base, il y aura plus de OH<sup>-</sup> que H<sup>+</sup>. Les bases plus concentrées auront plus de OH<sup>-</sup> en solution. Selon l'échelle de pH, une solution plus basique - une solution avec plus de OH<sup>-</sup> - aura un pH <em>plus élevé</em>. </onlyinclude>[[acide|Les acides]] peuvent réagir avec les bases dans une réaction de [[neutralisation]], où le H<sup>+</sup> de l'acide réagit avec le OH<sup>-</sup> de la base pour produire une solution avec une concentration en OH<sup>-</sup> plus faible - et un pH plus bas - que la solution de base originale.

Les bases inorganiques les plus courantes sont des hydroxydes (contenant OH<sup>-</sup> dans leur composition), such as sodium hydroxide, NaOH, or calcium hydroxide, Ca(OH)<sub>2</sub>. Il existe cependant certaines bases [[molécule organique|organique]], comme les molécules à base d'ammoniac comme les amines, qui ne contiennent pas directement de OH<sup>-</sup> : tout OH<sup>-</sup> dans une solution de ces molécules est formé par une réaction avec l'eau. <ref name=libre3>Chemistry LibreTexts. (July 11, 2018). ''Organic Acids and Organic Bases'' [online], Available: https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/Organic_Chemistry/Map%3A_Organic_Chemistry_(McMurry)/chapter_02%3A_Polar_Covalent_Bonds%3B_Acids_and_Bases/2.10_Organic_Acids_and_Organic_Bases#Ammonia_as_a_weak_base </ref>

===Utilisations===

La capacité des bases à [[neutralisation|neutraliser]] les acides est très utile, car de nombreuses réactions et processus industriels produisent des déchets acides. Quelques exemples d'utilisation des bases pour neutraliser les acides indésirables :
*[[Pluie acide|Les pluies acides]] peuvent être neutralisées par des minéraux basiques, tels que le calcaire (Le calcaire est principalement du carbonate de calcium<ref name=geo>Geology.com. (July 11, 2018). ''Limestone'' [online], Available: https://geology.com/rocks/limestone.shtml</ref>).
*Les [[épurateur]]s utilisés dans les [[centrale électrique|centrales électriques]] utilisent des bases (par exemple, de l'hydroxyde de calcium) afin de réduire les rejets d'[[oxydes de soufre]] (un type de [[polluant]] acide) produits par la centrale.
*Les antiacides contiennent des bases (le plus souvent du carbonate de calcium) qui réagissent avec l'acide gastrique afin de traiter les brûlures d'estomac et les indigestions. <ref name=libre2>Chemistry Libretexts. (July 11, 2018). ''Heartburn'' [online], Available: https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/General_Chemistry/Map%3A_A_Molecular_Approach_(Tro)/16%3A_Acids_and_Bases/16.01%3A_Heartburn</ref>

En dehors de la neutralisation, les bases sont également utilisées dans les réactions chimiques :

*L'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de potassium sont utilisés pour fabriquer des savons. <ref name=soap>Ogden Publications Inc. (July 11, 2018). ''Mother Earth Living: Honey and Beeswax Soap Recipe'' [online], Available: https://www.motherearthliving.com/health-and-wellness/beauty-recipes/honey-and-beeswax-soap-recipe-ze0z1506zdeb</ref>
*L'hypochlorite de sodium (NaOCl) est le principal ingrédient de l'eau de Javel. <ref name=bleach>Chlorox. (July 11, 2018). ''What is bleach?'' [online], Available: https://www.clorox.com/how-to/laundry-basics/bleach-101/bleach/ </ref>
*Le bicarbonate de sodium (bicarbonate de soude) est utilisé pour générer des gaz pour faire lever le pain et les produits de boulangerie, et dans certains extincteurs. <ref name=fire>Piper Fire Protection Inc. (July 11, 2018). ''Types of Fire Extinguishers and What They Do''. [online]. Available: http://www.piperfire.com/types-of-fire-extinguishers-and-what-they-do/</ref>

[[File:PHscale_fr.png|800px|thumb|center|Figure 2. Différents acides et bases sur l'échelle du pH.<ref>Adapted from Energy: Its use and the Environment -- R. A. Hinrichs and M. Kleinbach, "Acid Rain," in ''Energy: Its Use and the Environment'', 5th ed. Toronto, Ont. Canada: Brooks/Cole, 2006, ch.8, sec.C, pp.252-256</ref>]]

Pour en savoir plus sur les acides et les bases, veuillez consulter [https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Acids_and_Bases/Acid/Overview_of_Acids_and_Bases le LibreText de la Chimie].

==Simulation Phet ==
[http://phet.colorado.edu/ L'Université du Colorado] nous a gracieusement autorisés à utiliser la simulation Phet suivante. Explorez cette simulation pour voir comment fonctionne le pH des acides et des bases.

<html>
<iframe src="https://phet.colorado.edu/sims/html/acid-base-solutions/latest/acid-base-solutions_fr.html" width="800" height="600"></iframe>
</html>

==En savoir plus==
*[[Acide]]
*[[Échelle de pH]]
*[[Chimique]]
*[[Eau]]
*[[Pluie acide]]
*[[Cycle de l'eau]]
*Ou explorer une page [[Special:Random|au hasard]]

==Références==
{{reflist}}

Acide

2022-08-11T18:00:58Z

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[[Category:Finit]]
[[en:Acid]]
[[File:Lemon.jpg|250px|thumb|Figure 1. Les citrons sont acides, avec un pH d'environ 2.<ref>Wikimedia Commons [Online], Available: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lemon.jpg</ref>]]
<onlyinclude>Un '''acide''' est une substance qui réagit avec l'eau pour produire du H<sup>+</sup> <ref name=libre>Chemistry LibreTexts. (July 11 2018). ''Overview of Acids and Bases'' [online], Available: https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Acids_and_Bases/Acid/Overview_of_Acids_and_Bases </ref> (H<sup>+</sup> réagit dans l'eau pour produire H<sub>3</sub>O<sup>+</sup> - les deux peuvent être traités comme équivalents). En général, les solutions acides dans l'eau ont un [[pH]] inférieur à 7.</onlyinclude>

Dans l'eau, il y a toujours des [[ion]]s H<sup>+</sup> et OH<sup>-</sup> en solution en raison de l'auto-ionisation de l'eau, mais dans les solutions acides, il y aura plus de H<sup>+</sup> que de OH<sup>-</sup>. Les acides plus concentrés auront plus de H<sup>+</sup> en solution. Suivant l'échelle de pH, une solution plus acide - une solution avec plus de H<sup>+</sup> - aura une valeur de pH <em>plus basse</em>.

Les acides peuvent réagir avec les [[base]]s dans une réaction de [[neutralisation]], où le H<sup>+</sup> de l'acide réagit avec le OH<sup>-</sup> de la base pour produire une solution avec une concentration plus faible de H<sup>+</sup> - et un pH plus élevé.

Les [[pluie acide|pluies acides]] sont un problème environnemental causé par la dissolution de substances acides dans l'eau de pluie. Ces substances acides proviennent souvent de la [[pollution]] de l'atmosphère. Les pluies acides, la neige acide et le brouillard acide (désignés collectivement par le terme « pluie acide ») peuvent tous se former à partir de l'interaction de la vapeur d'eau, de la pluie ou du brouillard avec des [[polluant]]s acides. Les pluies acides peuvent être très nuisibles en raison de leur acidité - la pluie propre a un pH typique d'environ 5,6, tandis que la pluie acide a un pH typique d'environ 4,3 : en d'autres termes, la pluie acide est généralement environ 10 fois plus acide que la pluie propre. <ref name=EPA>United States Environmental Protection Agency. (July 11 2018). ''What is Acid Rain'' [online], Available: https://www.epa.gov/acidrain/what-acid-rain </ref> Pour plus d'informations, consultez la [[pluie acide|page pluie acide]].

[[File:PHscale_fr.png|800px|thumb|center|Figure 2. Divers acides et bases sur l'échelle de pH.<ref>Adapted from Energy: Its use and the Environment -- R. A. Hinrichs and M. Kleinbach, "Acid Rain," in ''Energy: Its Use and the Environment'', 5th ed. Toronto, Ont. Canada: Brooks/Cole, 2006, ch.8, sec.C, pp.252-256</ref>]]

==Usages==

Les acides sont présents à l'état naturel (par exemple dans les fruits et légumes) et les acides artificiels sont largement utilisés dans le secteur industriel, pour le nettoyage et comme additifs alimentaires. Par exemple, ils peuvent être utilisés pour éliminer la [[oxydation|rouille]] des [[métal|métaux]], comme [[électrolyte]] dans une [[batterie]] humide (comme une batterie de voiture), dans l'industrie chimique en tant que composant important de la production, et en tant qu'additifs aux aliments et aux boissons pour modifier le goût et agir comme conservateur (par exemple dans les sodas).

Les acides sont également importants dans le corps humain. L'acide gastrique décompose les aliments lors de l'une des premières étapes de la digestion, et les acides [[molécule organique|organiques]] sont utilisés pour la synthèse des [[protéine]]s, la réparation des tissus et la régulation du pH dans les tissus. L'acide ascorbique (vitamine C) est essentiel pour le corps humain, de même que de nombreux autres acides. Le « A » de l'ADN et de l'ARN signifie « acide », et ce sont des [[molécule]]s essentielles à toute vie.

==Simulation Phet==
L'[http://phet.colorado.edu/ Université du Colorado] nous a gracieusement autorisés à utiliser la simulation Phet suivante. Explorez cette simulation pour voir comment fonctionne le pH des acides et des bases.

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==En savoir plus==
*[[Base]]
*[[L'échelle de pH]]
*[[Chimique]]
*[[Eau]]
*[[Pluie acide]]
*[[Cycle de l'eau]]
*Ou explorez une [[Spécial: Au hasard|page au hasard]]

Pour en savoir plus sur les acides et les bases, veuillez consulter [https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Acids_and_Bases/Acid/Overview_of_Acids_and_Bases le LibreText sur la chimie].

==Références==
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Échelle de pH

2022-08-11T18:00:58Z

Jmdonev : 1 version importée

[[Category:Finit]]
[[en:The pH scale]]
[[File:PHscale fr.png|300px|thumb|Figure 1. Diverses substances classées selon leur pH.<ref>Wikimedia Commons [Online], Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/23/216_pH_Scale-01.jpg</ref>]]

<onlyinclude>Le terme '''pH''' est une abréviation de '''pouvoir de l'hydrogène''', qui est une mesure de l'acidité ou de la basicité d'une [[solution]] [[chimique]]. </onlyinclude> La plupart des solutions sont soit acides soit basiques (également appelées ''[[alcalines]]'') - une substance qui n'est ni acide ni basique est ''neutre''.<Ref name=epa>US EPA. (July 8, 2015). ''What is pH?'' [Online], Available: http://www.epa.gov/acidrain/measure/ph.html</ref>

Les acides et les bases sont très importants du point de vue chimique et on les trouve presque partout. Un exemple dans le contexte de l'énergie est celui des [[pluie acide|pluies acides]], qui se forment lorsque l'eau interagit avec divers [[polluant]]s dans l'[[atmosphère]]. Les polluants dissous dans l'eau de pluie la rendent acidifiée, ce qui peut causer des dommages à l'[[environnement]] et aux structures artificielles. Pour en savoir plus sur les pluies acides, voir [[pluie acide|ici]].

==L'échelle de pH==

Une valeur de pH est utilisée pour décrire une solution à base d'eau. En général, une petite valeur de pH décrit une solution qui est [[acide]], et une plus grande valeur de pH décrit des solutions qui sont moins acides (plus [[base|basiques]]). L'échelle du pH est centrée sur 7 - ce qui signifie qu'une solution dont le pH est de 7 est parfaitement neutre (ni acide ni basique). La figure 1 présente quelques exemples de substances courantes et leur place sur l'échelle de pH.

La valeur du pH d'une solution mesure directement la concentration des [[ion]]s d'[[hydrogène]] (H<sup>+</sup>) dans la solution. Les acides ont une grande concentration de H<sup>+</sup>, ce qui se traduit par une petite valeur de pH. Les bases ont une très faible H<sup>+</sup>. Les solutions basiques ont des valeurs de pH élevées - supérieures à pH 7.

Alors que les valeurs de pH ont été mesurées aussi bas que -3,6<Ref name=pnas>Nordstrom and Alpers, ''Negative pH, efflorescent mineralogy, and consequences for environmental restoration at the Iron Mountain Superfund site, California'' <i>Proc Natl Acad Sci U S A</i>, vol. 96, no. 7, pp 3455-3462, 1999 [Online], Available: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC34288/</ref> et jusqu'à 17,6 <ref name=ACS>Licht, "pH Measurement in Concentrated Alkaline Solutions" <i>Anal. Chem.</i>, vol. 57, pp. 514-519, 1985 [Online], Available, http://pubs.acs.org.ezproxy.lib.ucalgary.ca/doi/pdf/10.1021/ac50001a045 </ref>, la plupart des solutions rencontrées dans la nature ont un pH 0 à pH 14.

Le pH est une [[échelle logarithmique]]. Cela signifie que pour chaque changement d'un chiffre du pH, l'acidité (concentration H<sup>+</sup>) change par 10 fois. Par exemple, une solution dont le pH est de 4 a 10 fois plus de H<sup>+</sup> qu'une solution dont le pH est de 5. Une solution de pH 3 aura 100 fois plus de H<sup>+</sup> (elle est 100 fois plus acide) qu'une solution de pH 5.

==Ions d'hydroxyde et d'hydrogène==
Étant donné que le pH est mesuré dans des solutions aqueuses, il y a toujours un équilibre entre H<sup>+</sup> (ions d'hydrogène) et OH <sup>–</sup> (ions d'hydroxyde). C'est parce que l'eau peut se décomposer en ces deux ions :

<center><math>H_{2}O \rightarrow H^{+} + OH^{-} </math></center>

À température ambiante, l'équilibre entre les H<sup>+</sup> et OH<sup>–</sup> dans l'eau sont liées par l'expression suivante ([H<sup>+</sup>] signifie ''concentration de H<sup>+</sup>''):

<center><math> 10^{-14} = [H^+] \times [OH^-] </math></center>

Cette équation montre que plus une solution contient d'ions hydrogène, moins elle doit contenir d'ions hydroxyde. Ainsi, une solution acide qui contient une grande quantité de H<sup>+</sup> aura très peu OH<sup>–</sup>. Et une solution de base qui a très peu H<sup>+</sup> aura plus de OH<sup>–</sup>. Une solution qui est exactement neutre aura la même quantité de H<sup>+</sup> et OH<sup>–</sup>.

==Calculer le pH==
Pour calculer le pH, vous devez connaître la concentration d'ions hydrogène (H<sup>+</sup>) dans votre solution. A partir de là, le pH peut être trouvé par :

<center><math> pH = -\log_{10}([H^{+}]) </math></center>

Comme il s'agit d'un calcul logarithmique, pour modifier le pH d'une unité (par exemple, de 2 à 3), la concentration de H<sup>+</sup> doit être modifiée de 10 fois (par exemple, de 0,01 mol/L à 0,001 mol/L).

==Découvrir plus==
La simulation PhET ci-dessous a été gracieusement fournie par l'Université du Colorado. Cette simulation peut aider à explorer comment le pH change lorsque des [[liquide]]s se mélangent.

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==En savoir plus==
*[[Acide]]
*[[Base]]
*[[Chimique]]
*[[Eau]]
*[[Pluie acide|Pluies acides]]
*[[Cycle de l'eau]]
*Ou explorez une page [[Special:Random|au hasard]]

Pour explorer le pH en profondeur, veuillez consulter le [https://chem.libretexts.org/Core/Physical_and_Theoretical_Chemistry/Acids_and_Bases/Acids_and_Bases_in_Aqueous_Solutions/The_pH_Scale Chemistry LibreTexts].

==Références==
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