La montgolfière - résultats

(suite de l'avant-dernier billet)

Lorsque cette question était posée dans le cadre d'un examen d'une heure dans un cours de chimie générale à des étudiants universitaires (de chimie et de génie), la distribution était à peu près aléatoire entre les 5 choix de réponse.

Quand la même question était posée à des étudiants gradués, la distribution n'était plus aussi isotropique. Toutefois, un nombre significatif d'étudiants choisissaient chacun des choix de réponse:

A: 8 étudiants

B: 6 étudiants

C: 40 étudiants

D: 8 étudiants

E: 18 étudiants --> ce résultat très élevé est quand même étonnant, de la part d'étudiants gradués, non? Présence de conceptions alternatives, même chez les plus "éduqués"!

Les lois des gaz, encore

Je me pose une vraie question - à laquelle je ne pense pas avoir de réponse - qui ferait peut-être un beau problème à traiter en APP (apprentissage par problème) en classe. Avis aux profs! Et si jamais vous avez une réponse, ou que vos élèves en trouvent une, écrivez-la dans un commentaire. Ça me rend perplexe, cette histoire...

Depuis deux jours, sur le sud du Québec (en particulier à Montréal), il fait drôlement froid. Hier matin, il faisait plus froid que -30 °C et avec le refroidissement éolien, on ressentait près de -40 °C. En arrivant à la station de métro, complètement gelée, j'ai eu toutes les misères du monde à ouvrir la porte de la station (une porte pivotante). Un grand coup de vent a failli arracher mon chapeau alors que j'entrais dans la station.

Je me suis demandé si ce vent très fort qui souffle dans les stations de métro parfois et qui rend la porte difficile à ouvrir n'était pas dû à la température très froide à l'extérieur.

Ce matin, comme il faisait toujours aussi froid, j'ai mis à l'épreuve mon hypothèse. Et j'ai observé le même phénomène. Bien sûr, il faudrait que je vérifie quand la température sera plus clémente à l'extérieur, mais ce n'est pas près d'arriver, selon MétéoMédia...! Mais si je me fie à mes souvenirs, généralement, la porte n'est pas si difficile à ouvrir... Et, généralement, il ne fait pas aussi froid... De là à faire de l'inférence, il n'y a qu'un pas, mais que je serais plus à l'aise de franchir si j'avais une explication de ce phénomène. 

Peut-être est-ce une question de pression, ou plutôt de différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur de la station de métro? Mais cette question en amène d'autres: où y a-t-il la plus grande pression? Quel est l'effet de la température sur la pression (la pression atmosphérique n'est pas reliée à la température, il me semble...)?

Enfin, si vous avez des idées, ça me ferait plaisir d'entendre votre interprétation!

Pour fêter le début de la session, les lois des gaz

Les cours commencent au cégep aujourd'hui. Comme je n'enseignerai pas cette session, je vais essayer de garder le contact avec mes collègues et amis du département par le biais d'une mise à jour plus régulière de mon blogue. Voici une résolution du Nouvel An qui, bien qu'elle soit un peu en retard, sera au moins plus pertinente que celle je je respecte religieusement depuis maintenant 24 jours... Ceux qui savent de quoi il s'agit sont perplexes et désolés de tant de superficialité de ma part. Je sais, je vous ai habitués à mieux (haha!).

Trève d'introductions, faisons de la SCIENCE!

Dans un article du Journal of Chemical Education publié en 1991, George Bodner a compilé quelques résultats d'étudiants universitaires en chimie. Voici un exemple de question qu'il leur posait - saurez-vous faire mieux?

Parmi les énoncés suivants, lequel explique le mieux pourquoi une montgolfière monte lorsque l'air qu'elle contient est chauffé?

(a) À mesure que la température du gaz augmente, l'énergie cinétique des molécules de gaz augmente, et les collisions entre celles-ci et et les parois du ballon le fait lever.

(b) À mesure que la température du gaz augmente, la pression du gaz augmente, poussant le ballon vers le haut. 

(c) À mesure que la température du gaz augmente, le gaz prend de l'expansion, une certaine quantité de gaz d'échappe du bas du ballon, et la diminution de la densité du gaz dans le ballon le fait lever.

(d)  À mesure que la température du gaz augmente, le volume du ballon augmente, provoquant la montée du ballon.

(e) À mesure que la température du gaz augmente, de l'air chaud monte à l'intérieur du ballon, et ceci fait lever le ballon. 

Bonne rentrée!

Problème technique

Bonjour à tous,

Désolée, mon dernier billet a été publié sur ce site avant les 2 billets qui précèdent (ça semble un paradoxe). Donc, pour trouver "James Bond et la force centrifuge", cliquez ici!

Repérez la conception alternative!

Question-quiz pour vous, m'sieurs-dames! Saurez-vous repérer la conception alternative dans l'extrait suivant de "Six Easy Pieces", du prof Richard Feynman, de CalTech? Deux morceaux de robot pour le premier/la première qui débusque la conception alternative et qui l'indique dans un commentaire!

"Plants have neither nerves nor muscles, but they are working, they are alive, just the same. So for the fundamental problems of biology we must look deeper; when we do, we discover that all living things have a great many characteristics in common. The most common feature is that they are made of cells, within each of which is complex machinery for doing things chemically. In plant cells, for example, there is machinery for picking up light and generating sucrose, which is consumed in the dark to keep the plant alive. When the plant is eaten the sucrose itself generates in the animal a series of chemical reactions very closely related to photosynthesis (and its opposite effect in the dark) in plants.

In the living systems there are many elaborate chemical reactions, in which one compound is changed into another and another. To give some impression of the enormous efforts that have gone into the study of biochemistry, the chart in Fig. 3-1 summarizes our knowledge to date on just one small part of the many series of reactions which occur in cells, perhaps a percent or so of it.

Fig. 3-1 The Krebs cycle

Here we see a whole series of molecules which change from one to another in a sequence or cycle of rather small steps. It is called the Krebs cycle, the respiratory cycle. Each of the chemicals and each of the steps is fairly simple, in terms of what change is made in the molecule, but - and this is a centrally important discovery in biochemistry - there changes are relatively difficult to accomplish in a laboratory. If we have one substance and another very similar substance, the one does not just turn into the other, because the two forms are usually separated by an energy barrier or "hill". Consider this analogy: If we wanted to take an object from one place to another, at the same level but on the other side of a hill, we could push it to the top, but to do so requires the addition of some energy. Thus most chemical reactions do not occur, because there is what is called an activation energy in the way. In order to add an extra atom to our chemical requires that we get it close enough that some rearrangement can occur; then it will stick. But if we cannot give it enough energy to get it close enough, it will not go to completion, it will just go part the way up the "hill" and back down again."
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Référence
Feynman, R. (1995). Six easy pieces: Essentials of physics explained by its most brilliant teacher. New York, NY: Basic Books. (Ouvrage original publié en 1963).

Idées reçues sur les causes du cancer

Le célèbre Bruce Ames a écrit un article très intéressant, en 2002, sur les idées reçues sur les causes du cancer. À notre époque où les livres sur la prévention du cancer se multiplient, il est pertinent de revenir à la science pour éviter de se laisser enfirouâper par le premier charlatan venu. Voici un résumé des idées principales de l'article "Misconceptions About the Causes of Cancer", par Lois Gold, Bruce Ames etThomas Slone, tous trois de l'université Berkeley.

Idée reçue #1: Les taux de cancer montent en flèche.
En fait, ils diminuent systématiquement depuis les années 50, notamment à cause de la diminution du tabagisme.

Idée reçue #2: Les composés synthétiques dans l'environnement sont une cause importante de cancer chez l'humain.
Les composés synthétiques sont très peu abondants, en comparaison des vastes quantités de molécules entièrement naturelles qui nous entourent. Les études sur le potentiel cancérogène des composés, aux niveaux de concentration tels qu’on les retrouve dans l’environnement, sont souvent contradictoires, les corrélations établies sont faibles et elles mettent souvent de côtés les facteurs de confusion comme les habitudes de vie.

Idée reçue #3: Réduire la présence de résidus de pesticides est un moyen efficace de réduire les cancers reliés à l'alimentation.
Les pesticides permettent la culture des fruits et légumes, qui sont reconnus pour faire diminuer le risque de cancer. Ainsi, il faut utiliser des pesticides en agriculture. Et s’il en reste sur les fruits et légumes qu’on mange, l’effet bénéfique de l’aliment annulera l’éventuel effet nocif des résidus de pesticides.


Idée reçue #4: L'exposition humaine à des cancérogènes et autres composés dangereux est surtout due à des composés chimiques synthétiques.
La majorité des molécules potentiellement cancérogènes que nous absorbons sont produites naturellement comme système de défense par les fruits et légumes de notre alimentation. Et de toute façon, rien n’est plus naturel que la lumière du soleil, n’est-ce pas? Toutefois, ses rayons UV sont nettement plus cancérogènes que les petites quantités de produits synthétiques avec lesquelles on entre en contact chaque jour.

Idée reçue #5: Le risque de cancer chez les humains peut être établi par des expérimentations standards à haute dose chez les animaux.
Pour établir le potentiel cancérogène d’un produit chimique, on expose des animaux – le plus souvent, des rongeurs – à des concentrations extrêmement élevées de ce produit. Si on détecte ensuite des mutations chez le rongeur, on peut se demander si ces mutations se seraient produites si on avait mis des quantités raisonnables, comme celles auxquelles les humains sont exposés dans l’environnement.

Idée reçue #6: La toxicologie des produits chimiques synthétiques est différente de celle des produits naturels.
Ce n’est pas parce que les humains ont évolué en ayant autour d’eux des « produits naturels » que leur système de défense est plus efficace contre ces molécules que contre les molécules synthétiques, dont l’apparition est plus récente dans leur environnement. Les mécanismes biochimiques responsables de la défense du système contre un produit naturel ou un produit synthétique sont les mêmes. Ainsi, les produits naturels peuvent être aussi dommageables que les produits synthétiques.

Idée reçue #7: Les produits chimiques synthétiques posent de plus grands risques cancérogènes que les produits naturels.
Il y a plus de produits synthétiques que de produits naturels qui ont été identifiés comme cancérogènes, après expérimentation à haute dose chez les rongeurs. Ce n’est pas nécessairement parce qu’ils sont plus dangereux, c’est simplement parce que presque la totalité des tests de cancérogénicité ont été faits pour des produits synthétiques. Les produits naturels ont été laissés de côté, notamment à cause d’une idée répandue selon laquelle la Nature est gentille et pacifique.

Idée reçue #8: Les pesticides et autres produits chimiques synthétiques perturbent les hormones.
Certains pesticides ont uns structure moléculaire qui imite la structure d’hormones comme les estrogènes. À cause de cette ressemblance, on entend que les pesticides peuvent perturber les mécanismes contrôlés par les hormones chez l’humain, comme la numération des spermatozoïdes. Toutefois, l’exposition aux traces des résidus d’estrogènes organochlorés est minuscule en comparaison de l’apport normal des composés modifiant le système endocrinien naturellement présents dans les fruits.

Idée reçue #9: La réglementation des risques hypothétiques et faibles est efficace pour l'amélioration de la santé publique.
Les montants d’argent public consacrés à la réglementation des composés chimiques synthétiques pourraient être mieux investis en santé publique, afin de répondre à des risques plus sérieux pour la santé publique.

James Bond et la force centrifuge

En attendant la réponse à mon avant-dernier billet - je vous laisse le temps de réfléchir encore un peu! - voici un petit intermède ludique...

J'aime beaucoup le site xkcd.com et ses excellentes bédés. Le "disclaimer" du site est très bon aussi:

"Warning: this comic occasionally contains strong language (which may be unsuitable for children), unusual humor (which may be unsuitable for adults), and advanced mathematics (which may be unsuitable for liberal-arts majors)."

(Haha!)

Pour vous ce soir, le comic #123. Vous saurez l'apprécier!

Source: http://xkcd.com/123/

Regardez aussi attentivement la page d'accueil, le texte écrit en tout petit-tout petit, au bas de la page. Il est fou, ce garçon!

N'oubliez pas mon avant-dernier billet, et à une prochaine fois!