Les thèmes de convergence

Les thèmes de convergence
Table des matières
1. Energie ............................................................................................................................ 2
1.1. L'énergie, panorama général : .................................................................................... 2
1.2. Energie produite par le Soleil, énergie reçue (ou fournie?) par la Terre... ............................ 2
1.2.1. Production d'énergie par le Soleil, énergie des marées... La Terre fournit-elle de l'énergie? . 2
1.2.2. Que devient l'énergie reçue par la Terre? (Cycle de l'eau, vents, photosynthèse, etc.) ......... 3
1.3. Sources d'énergie utilisées par l'homme : ..................................................................... 3
1.3.1. Les nutriments ..................................................................................................... 3
1.3.2. Energie dite "solaire" ............................................................................................. 3
1.3.3. Energie éolienne ................................................................................................... 3
1.3.4. Energie hydraulique .............................................................................................. 4
1.3.5. Pétrole ................................................................................................................ 4
1.3.6. Charbon .............................................................................................................. 4
1.3.7. Nucléaire ............................................................................................................ 4
1.3.8. Géothermie .......................................................................................................... 5
1.3.9. Biomasse ............................................................................................................ 5
1.4. Stockage, transport et gestion de l'énergie (réseaux, nuisances, etc.) .................................. 5
1.4.1. Transport, réseaux, stockage : ................................................................................. 5
1.4.2. Nuisances : .......................................................................................................... 5
1.5. Quelques bases physiques sur l'énergie : ...................................................................... 5
2. Environnement et développement durable ............................................................................... 6
2.1. Environnement, gestion, protection et risques: .............................................................. 6
2.1.1. Compréhension de l'environnement .......................................................................... 6
2.1.2. Risques : état des lieux, étude des risques .................................................................. 6
2.1.3. Actions en faveur de l'environnement... et de la vie de l'homme dans cet environnement ..... 7
2.2. Développement humain : .......................................................................................... 7
3. Météorologie et climatologie ................................................................................................ 8
3.1. Saisons et climat : généralités... .................................................................................. 8
3.1.1. Astronomie (mouvements de la Terre, rayonnement solaire, etc.) et climats ..................... 8
3.1.2. Effet de serre (généralités) ...................................................................................... 8
3.1.3. Interactions entre les océans, les volcans, les matières organiques, etc. et le climat ............ 9
3.1.4. Les climats du passé .............................................................................................10
3.2. Réchauffement climatique ........................................................................................10
3.2.1. Réchauffement climatique : généralités ....................................................................10
3.2.2. Perturbation des océans et réchauffement climatique ..................................................11
3.3. Phénomènes météorologiques et climatiques (orages, cyclones, incendies, etc.) ..................11
3.4. Quelques éléments incontournables pour comprendre le climat : cycle de l'eau, transitions de
phase, etc. ...................................................................................................................12
4. Importance du mode de pensée statistique dans le regard scientifique sur le monde ........................12
4.1. Statistiques, santé et étude des organismes vivants ........................................................12
4.2. Statistiques et société ..............................................................................................12
4.3. Physique et mathématiques : raisonnements statistiques .................................................13
5. Santé ..............................................................................................................................13
5.1. Fonctionnement du corps humain ..............................................................................13
5.2. Reproduction .........................................................................................................14
5.3. Nourriture, environnement et impact sur la santé ..........................................................14
5.4. Drogues ................................................................................................................15
5.5. Sida .....................................................................................................................15
5.6. Diabète ................................................................................................................15
5.7. Hérédité. Maladies génétiques ..................................................................................15
6. Sécurité ..........................................................................................................................16
6.1. Risques naturels et sécurité ......................................................................................16
6.1.1. Volcans .............................................................................................................16
6.1.2. Tremblements de terre (et tsunami...) .......................................................................17
6.1.3. Tempêtes et cyclones ............................................................................................17
1

6.1.4. Montagne et risques .............................................................................................17
6.2. Société et sécurité ...................................................................................................17
Les thèmes de convergence, au nombre de six : énergie, environnement et développement durable, météorologie
et climatologie, importance du mode de pensée statistique dans le regard scientifique sur le monde, santé, et sé-
curité, font désormais partie intégrante des programmes du collège : obligatoires, ils ne font pas l'objet d'un en-
seignement spécifique puisque ce sont les enseignements disciplinaires qui alimentent la substance de ces
thèmes. L'enseignant les intègre dans son enseignement en y associant des ouvertures vers les autres disciplines
(voir B.O. hors série n°5 du 25/08/05). Ils correspondent à des sujets essentiels pour les individus et la société.
Cette page regroupe les articles des sites ENS/DESCO d'accompagnement scientifique des professeurs se rap-
portant à ces thèmes. Les articles en italique correspondent à des documents susceptibles de compléter les docu-
ments principaux.
1. Energie
Les articles écrits sur ce thème ont été classés suivant le sujet auquel ils se rapportent.
La première partie regroupe les articles permettant une compréhension globale des questions énergétiques.
Comme l'essentiel de l'énergie sur Terre trouve son origine dans le Soleil, la deuxième partie se rapporte essen-
tiellement à la production d'énergie dans le soleil et au devenir de la partie de cette énergie qui est reçue par la
Terre (elle est en effet responsable du cycle de l'eau, des vents, de la photosynthèse, etc.). L'homme, sur Terre,
utilise l'énergie en la puisant dans différentes "sources d'énergie" (qui sont de fait souvent des formes sous les-
quelles est stockée l'énergie solaire), c'est l'objet de la partie suivante. Il est en outre confronté à des problèmes
de gestion et de stockage, problèmes que nous traitons dans la quatrième partie, enfin, la dernière partie fournit
un certain nombre de bases pour comprendre l'origine des différentes formes d'énergie abordées précédemment.
1.1. L'énergie, panorama général :
L'énergie, qu'est-ce? Qu'est-ce que ce n'est pas? Quels en sont les formes, les usages, les risques?... Questions
généralistes sur l'énergie
• Les multiples visages de l’énergie, par Roger Balian, Académie des Sciences : l’énergie : généralités,
sources d'énergie, concentration, stockage, nuisances…
1.2. Energie produite par le Soleil, énergie reçue (ou fournie?) par
la Terre...
Que l'on utilise des capteurs solaires ou que l'on brûle du charbon, dans les deux cas, l'origine première de
l'énergie utilisée est le Soleil. De fait, il est à l'origine de l'essentiel de l'énergie utilisée sur Terre. Nous avons
regroupé ici tous les articles se rapportant à la production d'énergie dans le soleil et au devenir de la partie de
cette énergie qui est reçue par la Terre.
L'énergie reçue du Soleil est de loin, la plus importante source d'énergie sur Terre. Toutefois, l'énergie de la
Terre (fournie par radioactivité et refroidissement séculaire, cristallisation de la graine...) -10 000 fois plus pe-
tite- fournit l'énergie nécessaire aux mouvements des plaques, aux volcans, tremblements de terre et est aussi à
l'origine du flux géothermique. Les phénomènes de marée sont encore une autre source d'énergie.
1.2.1. Production d'énergie par le Soleil, énergie des marées... La Terre fournit-
elle de l'énergie?
• Le soleil et ses neutrinos, Alain de Bellefon, cet article sur les neutrinos solaires fournit aussi des explica-
tions sur l'origine de l'énergie solaire et les phénomènes internes au Soleil.
•Activité solaire et climat du passé (variations de l'énergie produite par le soleil en fonction de son acti-
vité et conséquences)
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• Energie fournie par la Terre
•Le flux de chaleur en surface
1.2.2. Que devient l'énergie reçue par la Terre? (Cycle de l'eau, vents, photo-
synthèse, etc.)
• Estimation de la température d’une planète à l’aide de la loi de rayonnement du corps noir, fiche.
• Rayonnement thermique, bilan radiatif et effet de serre
• Cours sur la circulation générale de l’atmosphère (bilan radiatif de la Terre, transport de l’énergie, cellules
de Hadley et flux d’énergie potentielle, transport d’énergie par les tourbillons…)
• Cours d’océanographie physique (ce cours permet de mieux appréhender les océans, qui participent au cycle
de l'eau et constituent un prodigieux réservoir de chaleur)
• La Photosynthèse : généralités
• Expériences sur la photosynthèse en Seconde.
• Réaction de Hill (expérience sur la photosynthèse en Terminale)
1.3. Sources d'énergie utilisées par l'homme :
On énumère les sources traditionelles d'énergie : solaire, éolien, hydraulique, pétrole, charbon, nucléaire, géo-
thermie, biomasse... en commençant par la première "source d'énergie" de l'homme : les nutriments!
1.3.1. Les nutriments
• Glucides et lipides, des sources d'énergie pour l'organisme.
• Pourquoi manger trop sucré fait-il grossir ?
•Catabolisme des acides aminés. Réponse courte.
•Equilibre alimentaire. Réponse courte.
• Autotrophie et hétérotrophie.
1.3.2. Energie dite "solaire"
On se limite ici aux différentes façons dont l'homme peut utiliser directement l'énergie du soleil.
• De l'eau à partir de la rosée dans le désert? Condensation de la rosée.
1.3.3. Energie éolienne
• Energie éolienne, le retard et le retour.
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1.3.4. Energie hydraulique
• La « force » de l’eau, Gabrielle Bonnet, ENS de Lyon
• Architecture de la chaîne d’énergie de pompage de l’eau brute.
1.3.5. Pétrole
• Avenir de l’exploration et de la production des hydrocarbures
•Les prévisions de la dérive de la nappe de l'Erika
•La dispersion d'une nappe de pétrole dans le détroit de Tunis(1992)
• Les carburants : une source d'énergie chimique.
• Les combustibles fossiles : formation, composition et réserves
• Les hydrocarbures en Russie, entre promesses et blocages / Politique et géopolitique du pétrole russe
• Production, consommation, réserves en hydrocarbures dans le monde. Les rejets en dioxyde de carbone.
1.3.6. Charbon
• Les combustibles fossiles : formation, composition et réserves
• Production, consommation, réserves en hydrocarbures dans le monde. Les rejets en dioxyde de carbone.
•Ancienne carrière de charbon à Graissessac (photographie commentée)
•Détail des couches de charbon (photographies de détail des couches commentées)
•Illustration de la formation du charbon : fossiles de troncs d'arbres, fossiles de troncs de Sigillaire,
tronc en charbon en position de vie (photographies commentées)
•Matières organiques et climat. (conférence avec commentaire sur la genèse des charbons au début, puis
en conclusion)
1.3.7. Nucléaire
Même si, de fait, l'énergie du soleil, et, par suite, l'essentiel des sources d'énergie utilisées sur Terre, sont
d'origine "nucléaire", le mot "nucléaire" est utilisé dans la vie courante pour désigner l'énergie obtenue à partir
de la fission de combustibles radioactifs fossiles, ou celle que l'on espère obtenir un jour à partir de réactions de
fusions contrôlées par l'homme.
• L’énergie nucléaire, quelles filières pour le futur, Sylvain David
• Le stockage de déchets radioactifs en milieu argileux: acquis scientifiques et perspectives, Patrick Landais
• Fusion nucléaire et projet ITER :
•La "force" de l'eau (cet article aborde plusieurs thèmes, dont le projet ITER en troisième partie)
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1.3.8. Géothermie
• Photographies commentées :
•Le Lagon Bleu, Islande
•Geyserite et eaux siliceuses
•Champ hydrothermal du Tatio
1.3.9. Biomasse
Pour l'instant, nous n'avons pas d'article spécifique sur ce sujet.
1.4. Stockage, transport et gestion de l'énergie (réseaux, nui-
sances, etc.)
1.4.1. Transport, réseaux, stockage :
• Les multiples visages de l’énergie, la partie 3 de cet article offre un panorama comparatif des problèmes de
stockages et nuisances des différentes sources d'énergie utilisées par l'homme.
• Le stockage de déchets radioactifs en milieu argileux: acquis scientifiques et perspectives, Patrick Landais
• Électricité en réseau : solidarités et dépendances.
• Electricité : questions diverses sur son utilisation, son transport et son stockage:
•L’électricité de la maison : section des fils (quels fils pour quelle puissance?)
•Les vélos avec assistance au pédalage électrique
1.4.2. Nuisances :
• Production, consommation, réserves en hydrocarbures dans le monde. Les rejets en dioxyde de carbone
• Les prévisions de la dérive de la nappe de l'Erika
• La dispersion d'une nappe de pétrole dans le détroit de Tunis(1992)
• Les multiples visages de l’énergie, la partie 3 de cet article offre un panorama comparatif des problèmes de
stockages et nuisances des différentes sources d'énergie utilisées par l'homme.
1.5. Quelques bases physiques sur l'énergie :
La classification généralement utilisée en physique fait une distinction entre différentes formes d'énergie (par
exemple, l'énergie des barrages est de l'énergie potentielle, l'énergie du pétrole tout comme celle du charbon
sont de l'énergie chimique, etc.) dont les noms font partie de la culture générale scientifique. Lorsqu'on parle de
"sources d'énergie" dans la vie courante, en revanche, on a plutôt tendance à établir une classification en fonc-
tion des matières premières utilisées : le charbon sera ainsi mis en parallèle avec l"hydraulique ou le pétrole. De
plus, comprendre de façon approfondie l'énergie solaire, chimique ou nucléaire ne peut se faire sans bases phy-
siques sur le lien entre rayonnement et énergie, sur l'énergie des atomes ou sur celle des noyaux.
Il nous a donc semblé pertinent de compléter le panorama sur l'énergie par des articles qui montrent l'énergie
sous un angle familier au physicien.
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