LANCIEN
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1S4
A quoi ressembleront les trains de demain?
TPE
La Supraconductivité
Qu’est ce que la supraconductivité ?
Un matériau est dit supraconducteur lorsqu'à une certaine température, température dite critique (Tc), sa résistance est nulle (R=0).
L'énergie peut alors circuler librement sans perte et donc sans effet joule. Les électrons circulent alors sans perte d'énergie.
Sa découverte.
C'est en 1911 qu'un physicien néerlandais du nom de Heike Kamerlingh Onnes démontra que la résistivité du mercure baissait en fonction de la témpérature et lorsque celle-ci atteignait 4,2K sa résistivité devenait nulle. Le mercure était alors dans un état supraconducteur.
Cette chute de la résistance sera expliquée par la théorie de Ginzburg-Landau en 1950, prouvant que la température critique est égale à la racine carrée de la masse atomique du matériau.
Mais le mercure n'est pas le seul matériau supraconducteur. En effet l'étain, le plomb et l'aluminium le sont également. Ils ont cependant des températures critiques différentes. Actuellement le supraconducteur découvert ayant la température critique la plus élevée est de 133K (soit -140°C).
Afin de réaliser notre propre expérience sur la supraconductivité, nous avons réalisé notre propre matériau supraconducteur: de l'YBa2Cu3O7.
Pour en réaliser 4g, nous devons respecter les quantités stochiométriques. .
Voici le tableau d'avancement de la réaction:
La supraconductivité du matériau n'est possible que grâce à l'oxydation. Cette oxydation est représentée dans le tableau par les y et x . En effet lors de la réaction une infime quantité d'oxygène s'introduit dans le matériau. C'est ainsi que les électrons, grâce à l'oxygène présent, se déplaceront dans le matériau.
Equation d'oxydation:
6+3+1,5+2y = 4+7-X
10,5+2y = 11-X
2y = 0,5-X
y=(0,5-X)/2
Si X est supérieur à 0.5, le matériau n'est plus supraconducteur.
Nous prélevons, à l'aide d'une balance à haute précision, les masses correspondantes à 12 mmol de Carbonate de Baryum, 18 mmol d'Oxyde de cuivre et 3 mmol d'Oxyde d'Yttrium.
Nous mélangeons, puis broyons, ces poudres que nous plaçons plusieurs jours dans un four à très haute température.
Nous broyons à nouveau le matériau obtenu et nous le comprimons à l'aide d'une presse pour former trois pastilles.
