L' Air au quotidien

Janine Thibault

• Éditeur: Odile Jacob
• Année: 2003
• ISBN:
  9782738140197
• Sujet: Éducation
• Sous-sujet: Enseignement des sciences et technologies

A tous ceux que la science interpelle, intrigue, passionne, à tous ceux qui veulent être conscients des connaissances et des mutations contemporaines, Odile Jacob propose une collection de livres scientifiques destinés aux enseignants comme aux parents afin qu'ils puissent répondre aux questions des enfants. Qu'est-ce que l'air? Qu'est-ce que la pollution?Cet ouvrage d'initiation comprend: -Un exposé pédagogique et modulable des théories élémentaires. -Un parcours pratique, fondé sur des expériences simples, des propriétés physiques et chimiques. -Une approche historique retraçant succinctement l'évolution des savoirs. -Une bibliographie, un lexique et une liste d'adresses utiles. Que ce soit sur l'atmosphère, les effets polluants ou la météorologie, les enseignants y trouveront les principes essentiels d'une attitude citoyenne et préventive à transmettre à leurs élèves. Janine Thibault a dirigé la rédaction de ce livre en réunissant les fondateurs des "classes air", enseignants de l'école primaire, chercheurs universitaires, membres de l'association Graine de Chimiste, médiateurs de la Maison de l'Air à Paris, spécialistes scientifiques de la Direction de la Protection de l'Environnement à la mairie de Paris, du Laboratoire d'Hygiène de la Ville de Paris et du Comité de Paris contre les Maladies Respiratoires.

Découvrons l’air

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L’AIR ET L’ATMOSPHÈRE

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L’air, de son origine à la découverte de ses composants et de ses propriétés

Le mot « air » est emprunté au grec, mais il tient son origine du latin aer, à partir duquel de nombreux mots sont déclinés : aérer, aérien, aérobie, aérophagie, aérosols pour n’en citer que quelques-uns.

De l’Antiquité aux premiers chimistes

Ce sont les philosophes grecs qui, les premiers, s’intéressent à l’air dès la fin du VII^e siècle avant notre ère et élaborent la théorie des « quatre éléments » : Feu, Eau, Air, Terre.

Cette théorie est transmise jusqu’au XVII^e siècle d’abord par les philosophes, puis, plus tard, par les alchimistes.

Le rôle de ces éléments et leur transformation sont perçus de façon très différente selon les nombreuses écoles qui naissent du VI^e au IV^e siècle avant notre ère, mais dans tous les cas, l’air tient une très grande place.

Pour Thalès de Milet, c’est l’eau qui par évaporation donne l’air, lequel à son tour conduit au feu.

Pour Anaximène, c’est l’air qui est à l’origine de toute substance : « Toutes les choses viennent de l’air et y retournent. »

Pour l’école ionienne et Héraclite, le feu est le principe premier, il tire son élément des parties subtiles de l’air. Quant à Pythagore et ses disciples, ils donnent une interprétation mathématique des quatre éléments et représentent l’air par un octaèdre.

Pour Empédocle, il y a un équilibre perpétuel entre les quatre éléments, dont la combinaison donne naissance à tous les corps, y compris le corps humain. Il énonce les bases d’une cosmogonie d’après laquelle le monde se serait créé par un dégagement d’air.

Platon propose une « théorie des idées » selon laquelle les quatre éléments sont la création de Dieu. À chaque élément correspondent des êtres animés ; l’air se rapporte ainsi aux animaux ailés.

La connaissance de l’univers n’est pas la seule préoccupation, les hommes rêvent aussi de s’élever dans les airs. La mythologie relate ce rêve qui perdure jusqu’à nous. Les dieux se déplacent à travers les airs, les anges ont des ailes. Dédale et Icare, son fils, veulent s’enfuir par les airs de la prison où le roi Minos les a enfermés.

Au début de l’Antiquité, l’air revêt un caractère divin, métaphysique et ce n’est qu’à partir du milieu du V^e siècle, époque de Socrate, qu’il cesse d’être invoqué comme le principe des choses et qu’on lui attribue un rôle physique.

Aristote (IV^e siècle), dans son traité Les Météorologiques, affirme que l’univers est plein et qu’il n’y a pas de vide. Il ajoute des propriétés aux éléments : « À l’air correspondent le chaud et le froid. » Dans son Traité du ciel, il décrète qu’une vessie gonflée pèse plus qu’une vessie vide, mais ne parvient pas à le démontrer (ce n’est qu’au XVII^e siècle que l’on parvient à peser l’air).

Ensuite, durant toute la période guerrière entre Grecs et Romains, ces théories sont un peu laissées de côté ; ce n’est qu’à la fin du III^e siècle, lorsque la Grèce est sous le joug romain, que les Romains commencent à s’intéresser aux idées grecques.

Il faut attendre trois siècles pour que de nouvelles thèses basées sur des travaux expérimentaux apparaissent.

C’est à Alexandrie que les sciences chimiques connaîtront un nouvel essor après la conquête de l’Égypte par Alexandre de Macédoine (en 330 avant J.-C.). La dynastie des Ptolémée encourage le développement de la science.

Au début de notre ère, Sénèque enseigne que l’élasticité de l’air permet aux sons de se produire et de se propager.

Straton remarque que le feu consume et raréfie l’air.

Vitruve pense que l’air fait monter l’eau dans un corps de pompe, mais n’apporte aucune démonstration.

Dès le I^er siècle, les ingénieurs cherchent à capter l’énergie du vent et créent les premiers moulins à vent.

Puis l’alchimie apparaît ; certains pensent qu’elle est née en Égypte, d’autres qu’elle existait déjà en Inde et en Chine. L’alchimie se développe d’abord au Proche-Orient (VII^e au XIII^e siècle), puis en Occident (XII^e au XV^e siècle).

L’objectif principal des alchimistes est de trouver la Pierre philosophale, mais ils sont également désireux d’atteindre la connaissance de l’univers. Ils adoptent la théorie des quatre éléments qui cadre avec leurs observations. Par exemple, si on fait bouillir de l’eau, on obtient de la « terre » (dépôt calcaire) et un « air » (vapeur). Leurs découvertes restent pour la plupart indéchiffrables tant les alchimistes s’entourent de secrets, inventent des symboles, mélangent les lettres pour éviter que l’on décrypte leurs résultats. Peu à peu l’occultisme prend le pas sur la curiosité scientifique.

Pour les alchimistes, l’air n’est pas au cœur de leurs recherches et seuls quelques résultats isolés nous parviennent.

AU XIII^e SIÈCLE

Roger Bacon étudie la combustion et annonce que « l’air est l’aliment du feu ».

Basile Valentin affirme que l’air est nécessaire à la vie et constate que la calcination de l’oxyde de mercure produit un gaz.

C’est à cette même époque qu’on assiste à la publication des premières prévisions météorologiques pour l’année, sous forme d’almanachs.

En 1450, Alberti construit le premier anémomètre.

AU XVII^e SIÈCLE

De nouvelles théories fondées sur l’expérience apparaissent. L’homme accumule des données expérimentales, s’intéresse aux propriétés physiques de l’air, invente des instruments pour mesurer les différents états de l’atmosphère1.

Léonard de Vinci dessine ses esquisses de machines à voler (le premier engin volant, le cerf-volant, remonte au Moyen Âge, Marco Polo l’aurait rapporté de Chine).

Galilée, en 1644, construit le premier thermomètre, puis s’intéresse à la loi de la chute des corps dans l’air.

Newton démontre que l’air est pesant en le comprimant dans une boule creuse.

Toricelli, disciple de Galilée, invente le baromètre.

Toricelli et Pascal prouvent que le vent n’est qu’une masse d’air en mouvement, Pascal découvre que la pression atmosphérique diminue avec l’altitude.

Halley propose les premières formules pour calculer la pression atmosphérique en fonction de l’altitude.

Le problème du vide est une des questions les plus débattues au XVII^e siècle. On assiste à l’invention de la pompe à air, la mise en évidence de l’existence de la pression atmosphérique et du vide (expérience d’Otto von Gueri...

Table des matières

• Couverture
• Titre
• Du même auteur
• Du même auteur
• Copyright
• Préface
• Introduction
• Découvrons l’air
• Passons aux « manips »
• La « classe air », une histoire vécue
• Lexique
• Sigles
• Bibliographie
• Adresses utiles
• Cahier photos
• Table