Pascale, en Septembre 1799, il y a presque deux siècles, un inventeur français, Philippe Lebon a proposé autre chose que la chandelle pour éclairer les rues des villes.
Je suppose qu'il s'agit de l'éclairage au gaz !
En effet, il a essayé près des Invalides à Paris les premiers becs de gaz. Ils ne sentaient pas très bon, il a fallu attendre les années 1820 pour que l'idée se développe, mais à Londres...
Et ensuite, comment l'éclairage a-t-il évolué ?
Vers la fin du siècle, on a inventé le manchon Auer qui augmente considérablement le rendement lumineux de la flamme du gaz et qui se survit à travers l'usage de nos lampes de camping.
Mais il y a eu aussi l'électricité !
En effet, l'électricité est la solution idéale pour l'éclairage avec la lampe à incandescence, une ampoule sous vide contenant un filament métallique que le courant chauffe à blanc, mais l'électricité permet aussi de produire des décharges lumineuses dans des gaz comme le néon qui donnent de vives couleurs monochromatiques ou dans des gaz contenant des molécules, un halogène comme l'iode par exemple, ce qui permet d'obtenir une belle lumière blanche ou encore dans des vapeurs métalliques comme le mercure dont le rayonnement ultraviolet excite un composé fluorescent disposé sur les parois d'un tube...
Est ce qu'il y a encore des progrès à attendre des techniques d'éclairage ?
Un dispositif lumineux est fixe comme un lampadaire ou mobile comme une lampe de poche. La difficulté est de combiner puissance et mobilité pour pouvoir disposer rapidement d'un éclairage intense sans avoir à entreprendre des travaux de génie civil ou d'installer des batteries de projecteurs dont chacun n'éclaire qu'une portion réduite de la scène.
Comment peut on s'y prendre pour fabriquer une source de lumière à la fois légère, puissante et portable ?
Une société des environs de Grenoble, la société Airstar, propose un dispositif baptisé LUNIX composé d'un ballon captif gonflé à l'hélium et qui contient à l'intérieur de légères et puissantes ampoules halogènes. Le ballon peut être gonflé en quelques minutes, il est alimenté par son câble de retenue et la lumière est diffusée sur 360° d'une manière très homogène par l'enveloppe en plastique translucide. Pour un diamètre de 2 mètres, un volume de 4 m3, une hauteur de 5 à 15 mètres on peut éclairer une surface de 3000 m2 avec une lampe halogène superphot OSRAM de 1000 watts
Et quelles sont les applications de cette sorte de lune portable ?
Une application évidente est l'éclairage d'urgence d'une zone où s'est produit une catastrophe ou un accident. Très léger, quelques kilos, il peut être transporté rapidement et être alimenté par un groupe électrogène. Mais aussi, il peut être employé pour éclairer un chantier la nuit, ou pour illuminer l'intérieur de monuments comme les cathédrales, et être bien sûr utilisé pour des spectacles ou des tournages de cinéma, ou chez vous, comme un lampadaire aérien qui se cogne au plafond...
INDILATABLE !
Pascale, vous avez sûrement déjà observé l'escalade du mercure dans le thermomètre lorsqu'il fait chaud. La mesure est possible parce que le liquide, mercure ou alcool, se dilate linéairement lorsque sa température augmente.
En effet, et c'est très sensible, facile à repérer
Parce que l'on choisit d'exploiter la dilatation dans une configuration mécanique, un tube très fin, qui facilite la mesure. Mais, est ce que vous pensez que l'on peut pratiquement utiliser pour cela n'importe quel matériau ?
Je crois que beaucoup de choses se dilatent quand on les chauffe, du moins avant qu'elles ne se décomposent ou brûlent !
En effet, en général, le chauffage augmente la distance entre les atomes d'un matériau et alors, le volume augmente. Cela engendre d'importantes forces mécaniques et c'est pourquoi on doit souvent prévoir des joints de dilatation entre les pièces de grands ensembles composites.
Quelle est leur fonction ?
Ce sont des matériaux élastiques et déformables qui absorbent le changement de volume des pièces rigides tout en conservant leur cohésion.
Est-ce qu'il existe des substances rigides qui ne se dilatent pas ?
On connaît depuis 1984 des phosphates mixtes de zirconium et d'éléments alcalins, comme le sodium et le potassium, ou alcalino terreux, comme le calcium, qui ont la propriété d'avoir à haute température un coefficient de dilatation négatif, c'est-à-dire qu'ils se contractent quand la température s'élève.
Pour quelle raison ?
Et bien, parce que les rangées d'atomes se dilatent d'un côté, et que du côté perpendiculaire, elles se contractent. La combinaison de ces deux mouvements peut conduire à un rétrécissement global ou, mieux encore, à l'absence totale de modification du volume avec la température. Ces composés sont étudiés en France au Laboratoire de Chimie du Solide du CNRS à Bordeaux, notamment des phosphates de zirconium et de terres rares.
Et quels sont les usages ?
Sous forme de céramiques, ils sont employés pour des récipients qui doivent supporter sans se fendre de grands écarts de température, par exemple passer du congélateur au four, ou encore pour des pièces incluses dans des instruments de précision pour lesquels les variations de dimension avec la température doivent être absolument éliminées comme pour les télescopes.
Peut-on espérer de nouveaux développements ?
Oui, Arthur Sleight de l'Université d'état de l'Oregon, vient d'annoncer l'invention d'un nouveau phosphate de vanadium et de zirconium dont les atomes se rapprochent les uns des autres dans toutes les directions si la température monte, ce qui évite d'éventuelles craquelures dues à l'anisotropie des mouvements. Il envisage des applications dans l'électronique et aussi pour les
connexions de fibres optiques, montages dans lesquels les problèmes mécaniques liés aux dilatations doivent être absolument évités.