Matière et forme
SVT et SPC
Expériences et résultats
Afin de déterminer le potentiel électrique d’une pomme de terre, nous avons décidé qu’il serait astucieux de mesurer l’intensité (I) et la tension (U) du tubercule à travers une expérience “EXAO” (Expérimentation assistée par ordinateur). La courbe obtenue explicitera la tension (U) et l’intensité (I) en fonction du temps (en ks).
Voici le matériel que nous avons utilisé pour cette expérience:
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Pomme de terre de variété Creme Gold
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2 électrodes: une en zinc, l’autre en cuivre
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Système Exao
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Scalpel
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Pinces crocodiles
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Fils conducteurs
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Ordinateur
Tout d’abord, on creuse deux cavités au milieu de la pomme de terre à l’aide d’un scalpel, séparées par un écart de 0,5 cm. Chacune est d’une profondeur d’environ 4,5 cm, d’une largeur de 0,2cm et d’une longueur de 2,5cm.
Electrodes: gauche/zinc et droite/cuivre
Pomme de terre avec cavités pour les électrodes
On enfonce ensuite une électrode dans chaque cavité. Ensuite, on entoure la base des électrodes par du papier et on couvre la pomme de terre d’aluminium sans toucher les électrodes. Nous faisons cela afin de conserver les pommes de terre car, suite à une expérience précédente similaire qui a échoué, nous avons remarqué qu’il était nécessaire de couvrir la pomme de terre de papier aluminium pour la conserver. Par contre, il fallait aussi que l’on entoure les électrodes de papier et éviter tout contact avec l'aluminium afin de ne pas fausser les résultats, sachant que l’aluminium est un matériau conducteur.
Enfin, on branche l’ampèremètre et le voltmètre dans le système Exao et on fait un circuit électrique en dérivation. Après avoir branché l’Exao dans l’ordinateur, on ouvre le logiciel correspondant et on observe la courbe qui se dessine sur un certain lapse de temps.
De plus, il faudrait préciser que, dans une expérience précédente où nous n'avons pas eu connaissance du système Exao, nous avons décidé de réaliser ce même montage à l’aide de deux multimètres, dont l’un est branché en mode ampèremètre et l’autre en mode voltmètre. Nous avons aussi installé une caméra GoPro prenant des photos à un intervalle régulier d'une minute afin de réaliser un lapse de temps qui nous permettrait de voir la production électrique de la pomme de terre. Or, nous nous sommes pas rendus compte du fait que les multimètres s’éteignent après 10 minutes, rendant l’expérience complètement inutile. C’est aussi à travers cette expérience que nous avons découvert que les pommes de terre, non entourées de papier aluminium, devenaient vertes, toxiques et donc inutilisables dans notre cycle.
Résultat Exao:
La tendance en bleu est celle de l’intensité et la tendance grise est celle de la tension.
En analysant cette courbe, on remarque, d’abord, l’intensité et la tension de la pomme de terre diminuent graduellement jusqu’à 9ks soit 2,5 heures. En effet, au début de l’expérience, l’intensité était déjà à 700 nA et a baissé ensuite jusqu’à atteindre environ 670 nA à 9ks. Pour la tension, on constate une diminution semblable mais légèrement plus marquée. En effet, on voit que la tension initiale était d’environ 420 mV avant de passer à près de 340 mV à 9ks.
Il serait important de préciser que les résultats de cette expérience ont été altérés par des élèves qui ont arrêté prématurément l’enregistrement de l’Exao.
Enregistrement Exao de l'intensité en nA et de la tension en mV dans un circuit ayant une pomme de terre en tant que source d'énergie
L'ampèremètre a été branché en série dans le circuit avec une résistance variable réglée à 610Ω. La valeur de la résistance a été décidée après plusieurs essais montrant que cela serait la valeur optimale pour obtenir une tension et une intensité maximale. Nous avons aussi calculé que l'intensité moyenne sur cette période de 9ks était de 680nA. Ainsi, nous avons pu calculer la puissance de notre pile à l'aide de la formule P= I² x R :
Ppomme de terre= I² x R
Application numérique:
Ppomme de terre= (680 x 10⁻⁶)² x 610
Ppomme de terre= 282 x 10⁻⁶ W
Epomme de terre= P x t
Application numérique:
Epomme de terre= 282 x 10⁻⁶ x 2,5
Epomme de terre= 705 x 10⁻⁶ Wh
Nous avons décidé de voir combien d'énergie serait produite par une tonne de pommes de terre. Sachant que celle utilisé dans le test faisait 250g, il suffit de multiplier le résultat précédent par 4000:
E1tonne= Epomme de terre x 4000
Application numérique:
E1tonne= 705 x 10⁻⁶ x 4000
E1tonne= 2,8 Wh
Ainsi, une tonne de pomme de terre Creme Gold fournit moins de 3Wh d'énergie ce qui est une quantité d'énergie presque négligeable, surtout si nous prenons en compte la quantité de pommes de terre qui a été utilisée.
Après avoir fait des recherches sur le sujet nous avons découvert que bouillir les pommes de terre pourrait multiplier le rendement énergétique par plus de 10 fois mais cela reste toujours que 28Wh d'énergie pour une tonne de pomme de terre ce qui ne peut pas être rentable.