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Rubrique · 834 fiches

Sciences

Les notions scientifiques fondamentales, de l’atome à l’Univers, expliquées clairement et sans approximation.

La science est la forme la plus exigeante de la connaissance : elle n’admet que ce qui peut être vérifié. Ces fiches présentent les notions de base de chaque discipline, avec les lois, les ordres de grandeur et les découvertes qui comptent.

Physique 121

Chimie 94

Mathématiques 189

Biologie 98

Astronomie et espace 86

Terre et climat 87

Éléments chimiques 55

Grands scientifiques 52

Inventions et découvertes 29

Énergie et technologies 23

L’énergie nucléaireL’énergie nucléaire est l’énergie libérée par la fission de noyaux d’uranium. Elle fournit environ 9 % de l’électricité mondiale et près des deux tiers de celle de la France, avec très peu de CO₂.Le fonctionnement d’une centrale nucléaireUne centrale nucléaire chauffe de l’eau grâce à la fission de l’uranium ; la vapeur fait tourner une turbine reliée à un alternateur. Le panache des tours n’est que de la vapeur d’eau.L’énergie solaireL’énergie solaire transforme le rayonnement du Soleil en électricité (panneaux photovoltaïques) ou en chaleur (capteurs thermiques). C’est la source d’électricité qui progresse le plus vite au monde.L’énergie éolienneUne éolienne transforme l’énergie cinétique du vent en électricité grâce à un rotor qui entraîne un générateur. L’éolien fournit environ 8 % de l’électricité mondiale et près de 9 % de celle de la France.L’hydroélectricitéL’hydroélectricité transforme l’énergie de l’eau qui descend en électricité grâce à une turbine. Première renouvelable électrique au monde, elle domine la production du Québec.La géothermieLa géothermie exploite la chaleur de la Terre, qui augmente d’environ 3 °C tous les 100 mètres. Selon la température, elle sert au chauffage ou à la production d’électricité.La biomasse énergieLa biomasse désigne la matière organique (bois, résidus agricoles, déchets, effluents) utilisée pour produire chaleur, électricité ou carburants. Le bois-énergie est la première énergie renouvelable consommée en France.L’hydrogène, vecteur d’énergieL’hydrogène n’est pas une source d’énergie mais un vecteur : il faut de l’énergie pour le produire. Fabriqué surtout à partir de gaz fossile, il pourrait décarboner l’industrie s’il est produit par électrolyse.Les énergies fossilesLes énergies fossiles (pétrole, gaz naturel, charbon) proviennent de matière organique enfouie pendant des millions d’années. Elles fournissent environ 80 % de l’énergie mondiale.Le pétroleLe pétrole est un liquide composé d’hydrocarbures, formé en millions d’années à partir de plancton enfoui. Première source d’énergie du monde, il alimente surtout les transports et sert de matière première à la chimie.Le gaz naturelLe gaz naturel est un combustible fossile composé principalement de méthane (CH₄). Il sert au chauffage, à l’industrie et à la production d’électricité, et fournit près du quart de l’énergie mondiale.Le charbonLe charbon est une roche combustible formée de végétaux enfouis pendant des millions d’années. Il produit encore environ un tiers de l’électricité mondiale et c’est le combustible le plus émetteur de CO₂.La production d’électricitéPresque toute l’électricité est produite par un alternateur : un aimant tourne dans des bobines de cuivre et y crée un courant. Seul le photovoltaïque fonctionne sans pièce mobile.Le réseau électriqueLe réseau électrique transporte l’électricité des centrales jusqu’aux prises, à très haute tension pour limiter les pertes, puis à 230 volts. Production et consommation s’y équilibrent en permanence.Le stockage de l’énergieStocker l’énergie permet de décaler production et consommation. Les stations de pompage (STEP) assurent l’essentiel du stockage d’électricité, devant les batteries ; l’hydrogène vise les longues durées.La batterie lithium-ionDans une batterie lithium-ion, des ions lithium passent d’une électrode à l’autre lors de la charge et de la décharge. Commercialisée par Sony en 1991, elle équipe téléphones, ordinateurs et voitures électriques.La voiture électriqueUne voiture électrique utilise un moteur électrique alimenté par une batterie rechargeable. Plus efficace, elle émet en France deux à trois fois moins de CO₂ qu’une voiture thermique sur sa vie.Le moteur à explosionUn moteur à explosion, ou à combustion interne, brûle un mélange d’air et de carburant dans un cylindre fermé : la pression des gaz pousse un piston. La plupart fonctionnent selon le cycle à quatre temps, décrit en 1862.Le mix énergétique de la FranceL’électricité française provient à environ 95 % de sources bas carbone, surtout le nucléaire. Mais l’électricité n’est qu’un quart de l’énergie finale consommée : près de 60 % reste fournie par le pétrole et le gaz.La transition énergétiqueLa transition énergétique désigne le passage d’un système fondé sur les énergies fossiles à un système bas carbone. Elle repose sur trois leviers : sobriété, efficacité énergétique et production d’énergie décarbonée.La robotiqueLa robotique conçoit des machines capables de percevoir leur environnement, de traiter l’information et d’agir physiquement. Plus de quatre millions de robots travaillent dans les usines du monde.Les nanotechnologiesLes nanotechnologies portent sur des objets de 1 à 100 nanomètres, soit un milliardième de mètre. À cette échelle, la matière acquiert des propriétés nouvelles, utiles en électronique et en médecine.L’impression 3DL’impression 3D, ou fabrication additive, crée un objet couche par couche d’après un modèle numérique. Inventée au milieu des années 1980, elle sert du prototype à la pièce d’avion.