Aide à la Physique Chimie au Lycée

  • Augmenter la taille
  • Taille par défaut
  • Diminuer la taille
Aide à la Physique Chimie au Lycée

Une simulation en béton

Envoyer Imprimer PDF

Modélisation

Une simulation en béton

La matière la plus fabriquée par l'homme se met enfin à nu. On savait que le ciment, une fois mélangé à l'eau et solidifié, n'était ni ordonné comme un cristal ni déstructuré comme le verre, mais organisé en « grains » de quelques nanomètres de diamètre. En revanche, la structure exacte des grains résistait aux investigations des chercheurs. Grâce à une simulation numérique inédite, une équipe internationale associant des chercheurs du Centre interdisciplinaire de nanoscience de Marseille (Cinam)1 et de l'Institut de technologie du Massachusetts (MIT) vient de lever le mystère : chaque grain est un empilement de feuillets à l'intérieur desquels les atomes sont disposés de manière désordonnée. C'est ce mélange d'ordre et de désordre qui confère sa solidité au matériau.

béton

© R. Pellenq

Les grains de ciment solidifié sont un mille-feuille de couches de molécules d'eau (en bleu et blanc), d'ions calcium (en gris et vert) et d'atomes de silicium et d'oxygène (en rouge et orange).



Les chercheurs ont procédé de proche en proche pour aboutir à cette structure microscopique. Ils sont partis de la structure atomique de la tobermorite, un minéral naturel de composition relativement similaire à celle du ciment solidifié (oxyde de calcium, silice et molécules d'eau), mais possédant, lui, un ordre cristallin. Ils ont ensuite manipulé cette structure en introduisant des lacunes (des trous dans l'agencement atomique) et en simulant l'impact de la prise d'eau, c'est-à-dire le durcissement du ciment après l'ajout d'eau, sur son architecture atomique. Et ce jusqu'à obtenir une structure crédible pour le ciment, qui est en fait en conformité avec les données expérimentales connues (obtenues par diffraction aux rayons X, spectroscopie infrarouge, tests de dureté…). À chaque étape, le nouvel état de la structure était déterminé par une simulation numérique, véritable clé de voûte du travail.
Premier modèle numérique précis du ciment, la simulation développée par les chercheurs est le point de départ de futures améliorations des propriétés du ciment. Par exemple, « nous regardons actuellement s'il y a moyen, en intégrant des atomes d'aluminium ou d'autres éléments, d'augmenter la résistance du ciment ou à l'inverse, dans le contexte du stockage sous-terrain des déchets nucléaires, si la présence d'un élément tel le chlore affaiblirait les propriétés mécaniques des fûts de stockage en béton, mélange de granulats et de ciment », décrit Roland Pellenq du Cinam. Le béton « vert » est également l'enjeu de ces recherches. Augmenter la résistance du béton, c'est réduire le volume nécessaire de matériau pour construire un bâtiment. La cimenterie produisant à elle seule 5 % à 10 % des émissions de CO2 industrielle, la lutte contre le réchauffement climatique passe donc par une amélioration de la tenue du ciment. C'est l'un des buts à long terme que se sont fixés les chercheurs.

Xavier Müller

Notes :

1. Laboratoire CNRS / Universités Aix-Marseille-II et -III.

Contact

Roland Pellenq,
Centre interdisciplinaire de nanoscience de Marseille
Cette adresse email est protégée contre les robots des spammeurs, vous devez activer Javascript pour la voir.

 

V_Sim

Envoyer Imprimer PDF
V_Sim

V_Sim  Télécharger

V_Sim permet la visualisation de structures atomiques comme les solides, les joints de grains, les molécules...

L'affichage est interactif et 3D. Plusieurs fonctions d'analyse sont disponibles, tels que les plans de coupe, des visualisation de densités...

Qu'est-ce que V_Sim?

V_Sim offre la possibilité de représenter à l'écran des structures atomiques comme des arrangements cristallins, des joints de grain ou plein d'autres choses encore. De nombreux formats de fixhiers sont disponibles, binaires ou texte, c.f. la page des formats [anglais] ou autre format). La visualisation est en 3D où les atomes sont figurés par des sphères colorées. L'interface propose de nombreuses fonctions permettant de choisir l'angle de vue, charger des densités, dessiner des plans, ... Une bonne part de ces fonctionnalités sont décrites dans le manuel de l'utilisateur [anglais]. Enfin, V_Sim propose d'exporter le rendu sous forme de fichiers images aux formats PNG, SVG ou d'autres encore.

Les éléments nécessaires pour compiler V_Sim sont GTK2 [anglais] (bibliothèques et entêtes version 2.4 ou supérieure) ainsi que OpenGl [anglais] (bibliothèques et entêtes aussi). C'est un programme en C dont l'objectif est de compiler sur une grande partie de la famille des Unix (y compris MacOSX) ainsi que sur plateforme Win32.

 

Mise à jour le Mardi, 08 Décembre 2009 19:46
 

OptGeo

Envoyer Imprimer PDF

OptGeo est un logiciel de simulation d'optique géométrique à deux dimensions, il devient libre à compter de la version 1.25.
Il est distribué sous les termes de la GNU General Public License, dont voici le texte original en anglais, et une traduction française sans valeur légale.
Vous pouvez librement le télécharger, en distribuer des copies, et le modifier (à condition de respecter la license GPL).

Version 1.31 Linux du 16/02/2009
Télécharger exécutable version 1.31; décompresser dans un répertoire dédié et lancer par ./startoptgeo


Version 1.31 Windows du 16/02/2009
Télécharger version 1.31 avec installateur
Télécharger exécutable version 1.31; version zippée sans installateur; décompresser dans un répertoire dédié et lancer optgeo.exe



 

CERN Document Server

Envoyer Imprimer PDF

Des vidéos du CERN

Il faut s'inscrire pour pouvoir les télécharger.

Il y a différents formats .
http://cdsweb.cern.ch/collection/Videos

 

SCIENCES.CH V2

Envoyer Imprimer PDF

SCIENCES.CH V2 http://www.sciences.ch/htmlfr/php/cliccount/click.php?id=2
(fichier PDF zipé de 2001 pages et 16 Mo - 2ème Edition)

ATOMISTIQUE

PHYSIQUE QUANTIQUE CORPUSCULAIRE | PHYSIQUE QUANTIQUE ONDULATOIRE
PHYSIQUE QUANTIQUE RELATIVISTE | PHYSIQUE NUCLÉAIRE
PHYSIQUE QUANTIQUE DES CHAMPS | PHYSIQUE DES PARTICULES ÉLÉMENTAIRES

puce PHYSIQUE QUANTIQUE CORPUSCULAIRE
puce Modèle de Dalton
puce Modèle de Thomson
puce Modèle de Rutherford
puce Modèle de Bohr
puce Postulats de Bohr
puce Quantification
puce Rayon de Bohr
puce Formule de Balmer
puce Modèles des atomes hydrogénoïdes sans entraînement
puce Modèles des atomes hydrogénoïdes avec entraînement
puce Hypothese du neutron
puce Modèle de Sommerfeld-Wilson
puce Modèle relativiste de Sommerfeld
puce Moment magnétique
puce Magnéton de Bohr
puce Nombre quantique magnétique
puce Spin
puce Principe d'exclusion de Pauli
puce Couches électroniques

puce PHYSIQUE QUANTIQUE ONDULATOIRE
puce Postulats
puce 1er postulat : état quantique
puce 2ème postulat : évolution temporelle d'un état quantique
puce 3ème postulat : observables et opérateurs
puce 4ème postulat : mesure d'une propriété
puce 5ème postulat : moyenne d'une propriété
puce Principes d'incertitudes classiques
puce Première relation d'incertitude classique
puce Deuxième relation d'incertitude classique
puce Troisième relation d'incertitude classique
puce Algèbre quantique
puce Opérateurs linéaires fonctionnels
puce Opérateurs adjoints et hermitiques
puce Commutateurs et anti-commutateurs
puce Principes d'incertitudes de Heisenberg
puce Représentatives
puce Valeurs et fonctions propres
puce Orthogonalité des fonctions propres
puce Formalisme de Dirac
puce Kets et Bras
puce Modèle de Schrödinger
puce Onde associée de De Broglie
puce Onde thermique associée de De Broglie
puce Équation classique de Schrödinger
puce Hamiltonien de Schrödinger
puce Condition de normalisation de de Broglie
puce Etats liés et non liés
puce Equation d'évolution classique de Schrödinger
puce Opérateur d'évolution
puce Séparation des variables
puce Combinaison linéaires des états
puce Equation de continuité
puce Implications et Applications
puce Particule libre
puce Puits de potentiel à parois rectilignes
puce 1ère approche
puce 2ème approche
puce Oscillateur harmonique
puce Effet tunnel
puce Principe de superposition
puce Théorème d'Ehrenfest
puce Moment cinétique et spin
puce Couplage spin-orbite
puce Dimensions de Planck
puce Interprétation de Copenhague

puce PHYSIQUE QUANTIQUE RELATIVISTE
puce Equation d'évolution relativiste de Schrödinger
puce Equation libre de Klein-Gordon
puce Anti-matière
puce Équation de Klein-Gordon généralisée
puce Équation de Dirac libre classique
puce Équation de Dirac libre linéarisée
puce Équation de Dirac généralisée
puce Équation de Pauli

puce PHYSIQUE NUCLÉAIRE
puce L'arme nucléaire
puce Nombre atomique, nombre de masse
puce Isotopes, nucléides, isotones
puce Système de masse atomique (u.m.a)
puce Radioactivité
puce Demi-vie d'isotope
puce Activité radioactive
puce Datation au Carbone 14
puce Filiation radioactive
puce Phénomènes radioactifs
puce Défaut de masse
puce Énergie moyenne par nucléon
puce Fusion nucléaire
puce Fission nucléaire
puce Désintégration Alpha
puce Désintégration Beta-
puce Désintégration Beta+
puce Capture électronique
puce Emission Gamma
puce Conversion interne
puce Radioprotection
puce Formule de Bethe-Bloch
puce Effet Compton
puce Effet Photoélectrique
puce Diffusion de Rutherford
puce Rayons-X et Gamma
puce Création de paire électron-positron

puce PHYSIQUE QUANTIQUE DES CHAMPS
puce Potentiel de Yukawa
puce Champs massiques
puce Champs non-massiques
puce Equation d'Euler-Lagrange des champs
puce Lagrangien de Klein-Gordon
puce Lagrangien du champ électromagnétique
puce Lagrangien de Dirac
puce Théories de jauges
puce Invariance jauge globale
puce Invariance jauge locale

puce PHYSIQUE DES PARTICULES ÉLÉMENTAIRES
puce Constantes de couplage

Mise à jour le Mercredi, 11 Novembre 2009 21:36
 


Page 20 sur 24