Lundi 31 décembre 2018 à 12:06

Divers

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 BONNE ANNEE  2019
à mes lectrices et mes lecteurs

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Bon réveillon de Saint Sylvestre !

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Samedi 22 décembre 2018 à 17:23

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  •    Bon Noël à toutes mes lectrices et lecteurs
                            mais êtes vous sûrs que le Père Noêl sera là mardi ?
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Jeudi 13 décembre 2018 à 9:08

Sciences et techniques


     Dans des articles précédents, j’ai parlé du stockage d’énergie solaire ou éolienne, , ou de voiture électriques, dans lesquels les batteries peuvent être une limitation importante.
    Ces batterie interviennent dans notre vie de tous les jours, que ce soit les petites AA ou AAA rechargeables pour les lampes, les postes radio, ma souris d’ordinateur, ou les batteries plates des téléphones portables, ou les plus grandes batteries des outils de jardin.
    Alors faisons le point.

    Toutes ces batteries sont basées sur le même principe, ce sont les produits utilisés qui diffèrent.
    La batterie est un dispositif chimique qui peut stocker de l’énergie électrique et la restituer sur demande.
    Elle est composée d’une électrode négative, l’anode qui va recueillir des ions positifs, et d’une électrode positive, la cathode qui va collecter les électrons qui vont ensuite produire le courant, ces électrodes baignant dans un électrolyte liquide conducteur dans lequel ions et électron vont pouvoir circuler. (voir schéma ci-dessous).
http://lancien.cowblog.fr/images/Sciences2/Unknown.png    Les paramètres de la batterie que l’on cherche à augmenter, par rapport à son poids, sont les suivants :
        - la quantité d’électrons  que l’on peut stocker, que l’on exprime en ampère heure par kg. (c’est la quantité d’électricité qui traverse un conducteur relié à la batterie pour un courant de débit 1 ampère, pendant une durée d’une heure).
        - la quantité d’énergie fournie par la batterie en watts-heure. C’est la capacité en ampères-heure multiplié par la tension aux bornes du circuit (en volts). On cherche à optimiser l’énergie en watts-heure par kg. La résistance interne de la batterie intervient.
        - enfin la fiabilité de la batterie : d’une part il faut que la batterie ne se détériore pas trop vite aux charges successives (on lui demande de tenir au moins 2 000 charges), et la sécurité impose d’exclure les risques d’incendie (voire d’explosion) et plus généralement de trop grande surchauffe.
        - toutefois on peut aussi optimiser, pour certaines applications la puissance, c’es-à-dire la vitesse avec laquelle on peut charger ou décharger la batterie et en particulier le courant de crête qui peut être fourni pendant un court instant.
        - un dernier aspect d’entretien : il faut limiter l’impact environnemental des batteries, dont les composants peuvent être nocifs.

    Les batteries AA ou AAA (piles rechargeables), étaient des batteries au nickel-cadmium. Les électrodes sont en hydroxyde de nickel et en cadmium, et l’électrolyte est de la potasse.
    Ce type de batteries est facile à charger, fiable (elles tiennent environ 1600 charges et ont une durée de vie entre 2 et 3 ans), peu sensible à la température. de résistance interne faible et de coût faible. Par contre, elles perdent leur charge hors utilisation (20% par mois) et n’ont pas une grande énergie (40 à 60 Wh/kg). La tension nominale d’un élément est de 1,6 volt.    .
    Le cadmium étant un métal lourd nocif, il faut recycler ces batteries et pour le grand public
    Les batteries industrielles sont encore en Cd-Ni mais sont plus importantes et ont une durée de vie plus grande.
    Par contre dans les batteries grand public, le cadmium a été remplacé par un alliage d’hydrure à bas de nickel, de cobalt et de terres rares. (batteries Ni-Mh). Ces accumulateurs sont moins fiables (moins de cycles) et demandent de temps long de charge (12h) pour éviter les courants trop forts qui les dégradent. Les chargeurs doivent être dotés d’un système de détection de fin de charge.

    Les batteries de voitures à essence sont des batteries « au plomb », qui ont été inventées en 1854.  L’anode (négatif) est un ensemble de grilles d’alliage plomb-étain et éventuellement arsenic, remplies de plomb métallique poreux. la cathode (positif) est constituée de grilles analogues, mais remplies avec une pâte d’oxyde de plomb PbO2, et l’électrolyte est de l’acide sulfurique. Un séparateur isolant empêche les courts circuits entre plaques positives et négatives, tout en étant poreux et résistant à l’acide sulfurique (c’est un matériau à base de fibres cellulosiques).
    Le principe de fonctionnement est décrit sur le schéma ci-dessous    :
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     A la décharge l’électrolyte se détruit et les électrodes se sulfatent en libérant les électrons de l’ion SO4-. L’oxygène libéré à la cathode s’unit aux ions H+ pour donner de l’eau. A la charge les électrodes se désulfatent et l’électrolyte est régénéré.
    La tension est de 2,1 volts par élément. L’énergie fournie est faible : 35 Wh/kg, mais elle peut fournir un courant crête élevé au démarrage du moteur de la voiture. Une décharge totale de la batterie estnocive à sa durée de vie.

    Les batteries au CdNi des petits appareils ménagers ou de bricolage et des téléphones et ordinateurs portables, sont maintenant remplacées par des batteries lithium-ions.
    Le lithium est intéressant car il expulse facilement un électron et c’est le plus léger des métaux
    La cathode est en dioxyde de cobalt et l’anode en graphite. L’électrolyte est un sel de lithium dissous dans des molécules organiques que l’on inclue dans des polymères; il est isolant électrique, mais laisse passer les ions.
    Le principe de fonctionnement  est le suivant :
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    A la décharge le lithium stocké dans l’anode de graphique pour laquelle il a peu d’affinité cède son électron, qui ne peut migrer dans l’électrolyte isolant, tandis que l’ion Li+ libéré va se diriger vers l’électrode de cobalt pour laquelle il a une affinité plus grande, formant un oxyde de lithium-cobalt, en ayant récupéré son électron par le circuit électrique. La batterie supporte mal une décharge totale. (il est recommandé de charger fréquemment son téléphone portable
    A la charge, on extrait de la cathode le lithium qui va à nouveau se stocker dans l’électrode négative de graphite. La charge est beaucoup plus rapide que pour les accumulateurs Cd-Mh.
    La tension nominale d’un élément est de 3,6 volt.
    L’inconvénient de ces batteries est la surchauffe très importante qui peut se produire en cas de défaut et l’électrolyte qui st corrosif en cas de fuite. Les batteries doivent être dotée d’un fusible thermique et d’une soupape de sécurité pou éviter les surpressions qui pourraient les faire exploser.
    A l’origine les batteries Li-ions avaient déjà une énergie beaucoup plus fortes que les Cd-NI : 1500 Wh/kg. On atteint maintenant 2400 Wh/kg. On a introduit dans l’électrode de cobalt des alliages cobalt, nickel, manganèse.
    Les durées de vie sont de 3/4 ans pour les petites batteries, (voire moins si on les laisse complètement décharger)mais une quinzaine d’années pour les accumulateurs des voitures électriques.
    Le lithium et le cobalt sont des métaux rares, produits en certains endroits seulement, mais on peut recycler celui des batteries. Il ne faut donc pas craindre de pénurie. Des essais ont été faits pour remplacer le lithium par du sodium, mais l’énergie massique ne dépasse pas 100Wh/kg/
    Les batteries de voitures électrique sont donc des batteries li-ion. Par contreelles sont insuffisantes pour le stockage d’énergie solaire, qui se fait actuellement à 94% par remontée d’eau dans des réservoirs en altitude.
    Une solution sera peut être prometteuse d’ici quelques années : des batteries à électrolytes solides qui laissent passer les ions, et qui utiliseraient du sodium à la place du lithium. Les études concernent les électrolytes, matériaux composites inorganiques, souvent des mélanges de fluorure ou chlorures métalliques.
    On espère une capacité deux à trois fois plus grande que les batterie Li-ions à poids égal et une meilleure sécurité car l’électrolyte est ininflammable..
    Les entreprises asiatiques et SAFT en France) qui font ces recherches, pensent avoir des batteries utilisables en 2025.

Jeudi 6 décembre 2018 à 8:38


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            Il y a des jours où j’ai des “crises en thèmes”, surtout à la Toussaint où on ne voit que cela au journal télévisé.
           Trouver des sujets n’est pas difficile, ce qui l’est plus, c’est d’écrire quelque chose dessus!!

           Cela m’arrive de temps en temps de mettre de l’ordre dans mon brave Mac dans lequel depuis que je travaille sur micro-ordinateur (1980), par des transferts entre mes ordinateurs successifs, j’ai accumulé des dizaines de milliers de textes, quelques milliers de tableurs, autant de présentations et près de 20 000 photos.
          Mais je ne garde pas longtemps les messages, et soit je les supprime après y avoir répondu, soit je les archive dans un dossier. Ceux qui restent quelques temps sont classés par date.
           Alors je regarde tous mes vieux messages encore présents et je tombe sur le dernier, qui m’a été envoyé le premier janvier 1970 à Zéro heure.
           
Je n’en crois pas mes yeux et sur le moment je me dis « quel bateau me monte mon brave Mac ? » (Eh oui c'est l’époque de la Route du Rhum !).

           Bizarre que je ne me rappelle pas avoir déjà vu ce message !

            Alors évidemment je regarde quel est l’expéditeur : ouaf « expéditeur inconnu » ! Qu’est ce que c’est que cela, je n’ai pas de correspondant qui ait ce nom !
           J’ouvre le message et je vois « message vide, consultez l’original ». Pas possible, on se fiche de ma poire !
           Mais ce n’est pas étonnant. Pensez donc :1970 il n’y avait pas encore ni micro-ordinateur, ni internet et une partie de mes correspondant(e)s n’étaient pas né(e)s.!

           Alors je me suis dit : ça y est, c’est un message inter-galactique, un petit homme vert qui m’envoie un mail et comme il a mis 48 ans pour arriver, alors à 300 000 km/s il est loin mon correspondant ! (j’ai la flemme, vous calculerez vous même!).
           Et puis je me rappelle : le premier janvier 1970, on m'a téléphoné, il s'appelait Titi, il n'était pas jaune mais vert, et à défaut d’ordinateur, j'ai eu un gentil petit correspondant sur Mars. Quel beau rêve ! Revenons dans la réalité.

           J’ai eu une autre idée : minuit le premier janvier 1970, nous avions dû fêter le réveillon et  envoyer des coups de fils à des amis. Alors l’un d’entre eux a oublié de me répondre et ces derniers temps il a dû réparer son oubli. Qui cela peut il bien être? Hélas je n’ai pas récupéré un ami oublié depuis 48 ans !

            A l’époque je n’avais pas de micro-ordinateur (j’ai eu mon premier Apple2 en 1980, dix ans après), mais j’avais dans mon bureau un clavier d’accès au gros ordinateur du labo. Alors j’ai peut être écrit quelque chose et par miracle ce vieil ordi a trouvé ce message et y répond en se connectant à mon Mac.
           J’étais attendri que mon gros ordinateur d’autrefois m’ait ainsi retrouvé, mais je me suis renseigné : le pauvre a été mis à la casse !! Et “l’au delà des ordinateurs”, je ne sais pas si on peut le contacter en faisant tourner les claviers.?

            Et puis j’ai eu un éclair de lucidité : 
           La détermination très précise du temps est aujourd'hui facile grâce aux pulsations plus ou moins régulières des horloges à quartz que l'on trouve dans tous les bidules électronique de notre époque. 
           Mais dans un micro-ordinateur il faut pouvoir disposer d'une origine temporelle dès que l'on utilise un système où il faut gérer des dates d'une manière ou d'une autre. Et c'est là que commencent les problèmes, quelle date choisir pour cette origine et si possible la même pour tous les ordinateurs qui correspondent entre eux dans le même système.? 
           La naissance du Christ, celle de Mahomet ou de Moïse (vous voyez je ménage mes lecteurs religieux !), la date de la première dent de Stève Jobs, la première fois que Bill Gates a grugé un client, mais pourquoi  le 1er janvier 1970, date à laquelle aucun microordinateur ne fonctionnait encore. ?
           Et je me suis souvenu que dans le système Unix de mon mac c’est  cette date qui est à l’origine des temps (comme dans tous les systèmes Unix d’ailleurs).
           
Alors voilà cette date si prometteuse, ce n’est qu’une convention entre d’horribles PC et mon destrier macintosh au grand coeur !

               J’ai voulu poursuivre mon enquête et j’ai regardé l’adresse de messagerie et surprise, c’est la mienne. Alors horreur, c’est moi qui me suis envoyé ce message.!
            Alors j’ai fouillé ma mémoire. Il y a deux jours je voulais envoyer un message et j’avais ouvert ma messagerie et un fenêtre de message vide, et je commençais à le remplir, quand il y a eu une panne d’électricité.
           Le mac s’arrête et en quelques centièmes de secondes, il n’a pas le temps d’enregistrer grand chose. Il sauvegarde une fenêtre vide, et c’est évidemment moi l’envoyeur : pas de destinataire pas de texte, mais pas de date non plus.
           Mais mon mac, sérieux et précis, a essayé de faire ce qu’il pouvait pour conserver la trace de ce message, et,  ne comprenant que l’Unix, il l’a donc classé à l’origine des temps de l’ère micro-informatique : le premier janvier 1970 .

           Les mystères d’une informatique bête mais logique.




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