Les 4 éléments
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Version du 10 novembre 2008 à 21:42
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Une histoire de philosophe
Au VIIeme siècle avant Jésus-Christ, la Grèce voyait naître la philosophie. Ses habitants se posaient des questions sur la matière des choses. De quoi est fait le bois? De quoi est fait ce caillou?
- Thales,l'hydrophile
Thales, philosophe et scientifique, célèbre par son théorème de géométrie (théorème de Thales), pensait lui que toute chose était faite à partir d'eau. En effet l'eau peut revêtir différentes formes: état liquide, état solide, état gazeux.C'est ce qui l'autorisait à penser que l'eau était l'élément de base de la nature. L'eau, principe premier de tout ce qui nous environne ? Non, cette explication paraissait insuffisante. Comment l'eau qui est déterminé peut elle se transformer en autres choses?
- Anaximène, la tête en l'air
Quelques années plus tard, Anaximène va dire que le plus petit élément qui forme toute chose est l'air. L'air semble moins déterminé. Il pensait que l'air s'échauffait et se transformait en feu en se raréfiant et qu'il se refroidissait et se solidifiait en se condensant pour donner la matière solide. Mais admettre l'air comme principe premier ne satisfaisait pas tout le monde.
- Héraclite, tout feu tout flamme
En 540 av JC, Héraclite viendra proposer le feu comme élément fondamental.En effet selon lui tout est transformation du feu : l'eau et l'air sont feu en voie d'extinction ; la terre est feu éteint. Mais les hommes, n'étant satisfaits que par ce qui est vrai, continuèrent à approfondir cette question : de quoi sont faites les choses?
- Empédocle, l'unificateur
C'est alors Empédocle, s'inspirant des philosophes précédents, observa dans la nature la présence nécessaire de quatre éléments: l'EAU, le FEU, l'AIR et la TERRE. Les choses sont composées de quatre substances : différentes, incréées (qui ont toujours existés),impérissables.
- Leucippe de Millet, le père de l'atome
Parallèlement, Leucippe de Millet développait la théorie de l'atomisme. Il pose comme principe qu'il existe une particule qu'on appelle atome, et que la différence entre les objets s'explique par les différents types d'assemblage. Mais durant plusieurs siècles, c'est la théorie des 4 éléments qui va prédominer car l'atomisme n'était pas vérifiable à l'époque.
Mais comment mettre en évidence l'erreur de la théorie des 4 Eléments?
Les 4 éléments
L'air
- L'air un élément de base?
En effet très tôt l'homme s'est rendu compte que l'air est fondamentale pour vivre : On respire l'air qui nous environne. Mais ce qui détermine à considérer l'air comme un élément de base c'est le fait qu'il soit invisible et ainsi indéterminé.
- Composition de l'air
On entend souvent parler aujourd'hui d'oxygène, de dioxyde de carbone (CO2). en effet les scientifiques ont pu mettre en évidence la composition de l'air. Voici les principaux éléments qui le composent:
Diazote = 70%
Oxygène = 21%
CO2,vapeur d'eau et gaz rares = 1%
Le feu
La domestication du feu par l'Homme
Il est très difficile, voire impossible de dater précisément la domestication du feu par l'Homme. En effet, le feu pouvant être produit naturellement (foudre) , certaines traces de combustion correspondent à des incendies naturels et d'autres à une réelle domestication par l'Homme. On peut tout de même situer les premiers foyers entretenus par l'Homme entre -800000 et -250000 ans. La maitrise du feu a occupé une place importante dans l’évolution de l’espèce humaine car c’est une des premières preuves d’existence de l’humanité.
Pourquoi l’Homme a-t-il utilisé le feu ?
On peut retrouver des traces de foyers mais rien ne dit dans quels buts ils ont été faits. On a tout de même des idées plutôt cohérentes à ce sujet. En effet, trois raisons importantes ont certainement poussé l’homme à utiliser le feu :
- Se réchauffer :
Diverses traces de foyers entretenus ont été retrouvées à l’entrée de grottes, cela permettait sûrement de se réchauffer durant les périodes de froid ainsi que pendant les nuits fraiches.
- Se protéger :
L’homme étant le seul animal à maitriser le feu, le simple fait de brandir une torche enflammée devait pouvoir effrayer les animaux et les faire fuir. De la même façon, regroupée autour d’un feu, la tribu était plus sécurisée. Le feu a aussi joué un rôle au niveau de la conception des armes en les rendant plus dangereuses.
- Cuire les aliments :
La maitrise du feu a aussi joué un rôle dans l'alimentation de nos ancêtres: mastication plus facile, meilleur goût et meilleure digestion des aliments.
Comment faisait-il du feu ?
Gare aux idées reçues, le fait de taper un silex contre un autre n'a jamais allumer le moindre feu. En revanche, on a recensé deux techniques utilisées pour allumer un feu :
- La percussion :
Il s’agit de taper un silex contre un minerai de fer (pyrite ou marcassite) et d’orienter les étincelles produites vers un initiateur (un champignon ou un végétal). Ces étincelles durent environ deux secondes, temps pendant lequel on place des brindilles ou des herbes sèches.
- La friction :
Pour cette technique, on utilise un morceau de bois que l’on frotte assez vite sur un autre jusqu’à obtenir de la sciure échauffée. Au contact de l’air apparaissent des braises que l’on alimente avec des brindilles.
Et aujourd'hui ?
De la préhistoire à aujourd'hui en passant par Héraclite ainsi que par la théorie du phlogistique, la façon de décrire le feu et d'expliquer le phénomène a beaucoup évolué. En effet, le feu n'est pas un élément de base comme on l'imaginait dans la théorie des quatre éléments mais une réaction chimique (combustion) nécessitant un combustible (bois, papier, tissu, essence...), un comburant (dioxygène présent dans l'air) et une énergie d'activation (chaleur, étincelle, frottement d'une allumette...). On représente cela sous forme d'un schéma: Le triangle du feu. Si on supprime l'un des côtés du triangle, il n'y a pas de combustion.
Le triangle du feu Par exemple, on voit dans l'expérience Extincteur sans eau qu'il suffit de supprimer le comburant (air) autour d'une flamme pour qu'elle s'éteigne.
L'extincteur sans eauL'eau
- Où trouve -t- on de l’eau ?
L’eau est présente partout sur terre, on la trouve dans les océans et dans les rivières. On estime que la terre est composée de 70% d’eau.
On trouve également de l’eau dans notre sang et dans nos muscles. Le corps humains est constitué de 60% d’eau.
- L’eau est elle un élément ?
Le chimiste français Lavoisier (1743-1786) est le premier à s’intéresser à la composition de l’eau. Il a réussi à décomposer l’eau en faisant passer la vapeur d’eau sur du fer très chaud. Cette expérience s’appelle la thermolyse. Il prouva que la vapeur d’eau se transformait en dioxygène et dihydrogène à très haute température (750 °C). L’eau n'est donc pas un élément puisqu'elle est constituée elle même de deux éléments : le dioxygène et le dihydrogène.
- La décomposition de l’eau
L’expérience de Lavoisier montre que pour décomposer l’eau il faut lui apporter de l’énergie.
On a donc la formule :
On peut décomposer l’eau en utilisant l’électricité. Cette expérience s’appelle l’Electrolyse de l'eau.
La Terre
Pourquoi la Terre un élément de base?
La Terre était considérée par les anciens avec grand respect car elle était la source de régénération. En effet c'est dans la Terre que poussent les arbres, les plantes ; c'est elle qui donne ce qui faut pour nous nourrir. C'est pour cela que leur est venue l'idée de penser que la Terre était un élément de base constitutif de toute la matière qui nous environne.
- Nom de l'expérience 3.1 : description de ce qu'elle montre. ... Lien vers la vidéo
- Nom de l'expérience 3.2 : description de ce qu'elle montre. ... Lien vers la vidéo
- Nom de l'expérience 3. ... : description de ce qu'elle montre. ... Lien vers la vidéo
Le pH d'un sol a une influence sur l'assimilation des nutriments et oligoéléments par une plante.
Conclusion
Le tableau de Mendeleïev
Avec la découverte de nombreux composés chimiques, Mendeleïev se demanda comment on pourrait organiser ces éléments que l'on découvrait : l'oxygène, le dihydrogène, le carbonne... Il se rendit compte que certaines propriétés des éléments étaient liées avec la masse atomique. C'est ce qui donna lieu à la classification des éléments dans un tableau de cinq colonnes de dix-huit éléments.
Mais en 1913, des chimistes décidèrent de classer plutôt selon le numéro atomique (nombre de protons de l'élément).
D'où le tableau périodique des éléments. Eléments avec lesquels on peut former toutes la matière connus. (à développer un peu ? en fait tout est là : les vrais éléments, les voilà. Donner pour finir des exemples compréhensibles de ce qui est vraiment un élément de ce qui n'est qu'un composé ?)
Matière et Forme
Dans ces expériences nous avons mis en évidence que l'eau, l'air, le feu, la terre étaient composés d'atomes (différencié en atomes d'oxygène,hydrogène,...) (et ne sont donc pas des éléments de base). Nous nous sommes intéressés seulement à la quantité. C'est ce qu'on appelle le matérialisme.
Mais comment distinguer de l'eau à l'état liquide, à l'état gazeux? Ce sont les mêmes atomes, c'est la même matière.
En effet c'est là qu'intervient une notion philosophique: la forme . C'est le principe qui permet de déterminer les choses.
Prenons un exemple pour bien comprendre la différence entre la matière et la forme: Une équipe de football est composée de 11 joueurs. Supposez-les tous également sportifs, dynamiques et compétents. Si chacun joue pour lui-même se faisant plaisir à lui-même, dans son coin, vous aurez sur le terrain une réunion de 11 footballeurs, vous n'aurez pas une équipe de football. Les joueurs, pris individuellement ou collectivement, se tiennent passivement, en attente d'une détermination. Ce n'est que lorsque les 11 seront habités par le même esprit de corps (qui va donner la forme...), et qu'ils sauront jouer avec subordination et relation, que leur association méritera le nom d'équipe de football.(sans forme les joueurs ne sont pas une équipe. Une fois organisés, ordonnés, mis en forme, les joueurs, éléments de base, devienne une vraie équipe)
Pour mieux comprendre les 3 états de l'eau, on parle de transformation : changement de forme. Quand l'eau passe de l'état solide à l'état liquide, elle change de forme.
La Science, elle, ne s'intéresse qu'à la matière, du coup elle n'a pas une vu d'ensemble des choses, elle se limite qu'à la quantité. Elle ne pourra jamais expliquer la transformation. Elle l'admet.
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