, L3 Majeure Sciences de la Vie mineure Sciences de la Terre
#### **Introduction:**
Date de début: 26 janvier 2024
Date de fin: 3 mai 2024
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-05/G4aimage.png)
##### **Mission:**
Le microscope numérique VHX-7000 de Keyence permet d'observer et de prendre des images en haute résolution. Tous de fois, l'utilisation de ce microscope pour observer la polarisation sur des lames de roches en géoscience nécessite l'ajout d'un deuxième polariseur qui est, aujourd'hui, manquant au microscope. En effet un premier polariseur se trouve déjà au niveau des objectifs. Nous voulons donc, dans un premier temps, créer une bague contenant le polariseur que nous pourrions attacher à la lumière qui vient au dessous des lames observées. Dans un second temps, nous aimerions inventer une pièce qui permettrait d'observer la polarisation changeante. Pour que cela fonctionne, il faut pouvoir déplacer notre lame tout en la gardant centrée. Il faut donc que l'analyseur et le polariseur ne bougent pas. Pour cela nous aimerions créer un système motorisé qui contrôle la rotation qui serait lui-même contrôlé par une manette pour régler l'angle de rotation avec précision. Il faut tous de même garder à l'esprit que le système doit être adaptée à la morphologie du microscope : léger et petit.
##### **Méthodologie:**
Pour réaliser ces deux missions nous avons utilisé le logiciel de modélisation paramétrique OpenScad. Il permet de créer des objets en 2D et en 3D. Pour apprendre à s’en servir nous avons utilisé la cheat sheet. Cette dernière contient toutes les formules pour pouvoir modéliser les formes qui nous intéressent. C’est un codage basique où l’on définit nos paramètres comme le diamètre ou encore la hauteur de nos pièces. Il faut modéliser des formes simples pour pouvoir les assembler et créer une forme plus complexe. Par exemple pour des cylindres creux on code deux cylindres et on fait la différence d’un des cylindres sur l’autre. Une fois le code de la pièce prêt, nous pouvons l’enregistrer en format STL, puis le transformer en .gcode pour pouvoir imprimer les pièces avec le logiciel de tranchage IdeaMaker. Pour l’impression 3D nous avons utilisé les imprimantes du FabLab ainsi que celles de l'atelier de Pierre Thery. L’utilisation de ces imprimantes est plutôt simple grâce aux tutoriels du Wiki du FabLab. Nous avons aussi utilisé OpenScad en 2D pour pouvoir faire la découpe du film polarisant. Pour faire cette découpe nous avons utilisé la machine Graphtec Cutting Pro. Ici aussi nous nous sommes aidées du tutoriel du FabLab.
##### **Principe:**
Nous avons donc construit une première pièce en 3 parties différentes. Cette pièce doit s’attacher sur la lumière du bas du microscope. La première partie de cette pièce permet donc de l'insérer sur cette lumière. Elle est indépendante des deux autres parties. En effet, nous avons besoin de tourner manuellement la pièce pour visualiser correctement l’effet de polarisation avec les différents angles, ce que cette première pièce permet. Les deux autres parties permettent de maintenir le polariseur grâce à des vis et permettent une bonne prise en main. Celle du dessus est graduée pour pouvoir visualiser l’angle de rotation.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-05/2yWimage.png)
Schéma de la première pièce contenant le polariseur
Nous avons également commencé la deuxième partie du projet en réalisant une deuxième pièce. Il s'agit d'un bras qui permet d'agripper la plateforme, ce dernier sera relié à un moteur pas à pas, le plus petit possible, lui-même relié avec un engrenages et une crémaillère. Elles permettent donc la rotation de la platine pour observer le plus facilement possible la polarisation d'une lame de roche.
##### **Résultats et problèmes:**
La première pièce est donc imprimée et tous à fait prête à l'emplois. Tous de même nous avons rencontrée plusieurs problèmes. Tous d'abord nous avons mis un peu de temps à bien prendre en main OpenScad, l'outil étant complexe et nous, n'ayant jamais fait de code. Il y a eu notamment des problèmes de conversion entre les diamètres et les rayons. Lors de notre première impression, les longueurs que nous avions codé en rayon ont été imprimées en diamètre. Ces problèmes de conversion varient en fonction des logiciels de tranchage des imprimantes 3D utilisées : le problème est donc apparue plusieurs fois. Il faut également noter des problèmes d'impression (bulles dans le plastiques, pièces de travers, l'imprimante qui s'arrête au milieu de l'impression). Nous avons donc pris beaucoup de temps à réussir à produire la pièce finale de la première étape. De plus, après avoir testé la pièce, nous nous sommes rendues compte que faire 3 parties était peut être inutile. En effet la partie du bas ne sert pas à grand-chose car nous avons rajouté un rebord que nous ne pensions pas faisable au début du à la présence d'un pico sur le pourtour de la lumière. Grâce à ce rebord, la pièce fonctionne très bien sans la partie du bas. Pour découper le filtre nous avons eu des problèmes dans l’orientation de la feuille et dans le choix de la découpe (notre matière ne figurant pas). Nous avons donc dû faire deux découpes. Mais la feuille sort très bien découpée (il faut juste faire attention lors de la détache des pièces pour ne pas les abîmer).
Au niveau de la seconde étape, nous n'avons pas eu le temps de finir notre pièce. Tous les éléments sont modélisées, une première impression du bras et de la crémaillère à été réalisée mais les dimensions n'étaient pas bonnes. Nous les avons donc modifiées et une impression suivante devra être faite.
##### **Perspectives:**
Il faudrait donc finir la deuxième étape du projet. Pour cela, réimprimer les pièces et les tester sur le microscope (modifier si besoin). De plus, il faudrait réussir à coder le moteur pas à pas pour pouvoir faire tourner la platine et réaliser le montage final contenant tous les éléments ajustée parfaitement à la taille du microscope pour ne pas risquée d'abimer ce dernier. Quelques modifications pourraient peut-être aussi êtres faites sur la première pièce. En effet vu que la partie du bas tournante est inutile il serait peut être judicieux de la supprimer ou de la fusionner avec la partie du milieu (en faisant des modifications au niveau des mesures puisque cette dernière est légèrement trop large pour la lumière).
#### **Annexe, journal de bord:**
##### 26/01/24
Première étape:
Pour cette première étape, nous avons tout d'abord fait un schéma nous permettant de visualiser comment la pièce comportant le polariseur allait pouvoir être conçue.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-01/schema-microscope.jpeg)
Voici le schéma ci-dessus.
Nous devons maintenant réaliser ces différentes pièces en 3D grâce au logiciel Open Scad.
##### 02/02/24
Premier test d'impression de l'anneau numéro un : temps d'impression 30min. Puis on essaye la pièce sur l'objectif pour ensuite faire les ajustassions.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/JLhimage.png)
Nous avons imprimé notre pièce avec une imprimante 3D. Et nous avons obtenu ceci:
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/M38image.png)
Nous pouvons voir sur cette photo qu'il y a eu un probleme d'impression dû au fait que nous avions confondu diamètre et rayon. Nous avons donc fait les modifications sur le fichier pour la suite.
De plus, nous sommes aller l'essayer sur l'objectif, il était un tout peit peu trop petit, nous avons donc modifier les mesures en ajoutant 200 microns à nos mesures.
Nous avons continuer à modéliser la suite des anneaux:
Il reste à modéliser les graduations autour du dernier anneaux. Nous pourrons ensuite imprimer toutes les pièces et vérifier qu'elles correspondent bien sur le microscope.
##### 09/02/24:
Nous avons aujourd'hui réalisé les graduations sur le dernier anneau et nous avons corrigé nos trous pour les vis sur les deux anneaux qui en ont besoin. Nous devons maintenant imprimer ces pièces, réaliser un dessin pour pouvoir faire les trous de vis dans le film polarisant et tester nos pièces sur le microscope.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/qqyimage.png)[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/ew8image.png)
Nous pourrons ensuite passer à la secondre étape du projet.
**16/02/24:**
Nous avons récupérer les pièces imprimée. Petit problème: l'imprimante a confondue diamètre et rayon, les pièces sont donc trop grandes pour pouvoir être essayées sur le microscope. Mais grâce à celles-ci nous avons pu réviser nos mesures: l'épaisseur de l'anneau supérieur, en effet, il n'était pas assez épais et a donc cassé facilement. La taille des trous de vis (notamment ceux pour la tête de vis) étaient trop courts, nous avons donc résolus le problème. Finalement, nous avons augmentés nos jeux entre les pièces. Nous avons lancé une nouvelle impression.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/ERPimage.png)[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/klhimage.png)
De plus, nous avons réalisé sur open scad, un dessin pour pouvoir créer les trous dans le polariseur et le découper en cercle.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/lEZimage.png)
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/OqMimage.png)
##### 01/03/24:
Nous avons fait la correction des problèmes dus à la confusion diamètre/rayon avec OpenScad. Modification de l'épaisseur des anneaux qui étaient trop fins pour soutenir les trous de vis.
Nous sommes allées tester l'impression sur les imprimantes du FabLab (qui nécessitaient une maintenance). Pour découper le polariseur nous avons pensé à une découpeuse vinyle. Pour utilisée celle du FabLab nous devons acheter des films polariseurs en format A4.
Pendant l'impression 3D des pièces, nous sommes allées visualiser le microscope pour voir comment nous pourrions concevoir le bras mécanique qui permettra de faire tourner la plateforme. Il comportera donc une pièce aggripant la plateforme près de la lumière, une crémaillaire entourant le dernier anneau du microscope, un petit engrenage roulant sur la crémaillaire grâce à un moteur. Toutes ces pièces sont à concevoir en 3D sur OpenScad. Nous avons donc réalisé les mesures nécessaires.
##### 08/03/24:
Nous sommes allées récupérer nos pièces qui étaient en impression au Fablab. L'impression s'est très bien déroulée. Nous sommes donc allées les essayer sur le microscope. Il y a encore quelques modifications à effectuer sur le code. Nous devons diminuer les pièces en hauteur et rajouté du jeu pour pouvoir les passer autour de la lumière. Nous avons donc fait ces changements lors de cette séance.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-3331.jpg)[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-3330.jpg)
Nous sommes donc allées faire une nouvelle impression. Nous avons décider d'ajouter des petits rebords pour eviter de rayer le polariseur si jamais la vitre est mal mise. Les pièces ne sont pas très bien sorties. En effet, il y a eu des problèmes de bulles dans le plastique et nous avions oublié de changer quelques mesures. Nous avons donc fait les changements et nous ferons une nouvelle impression au Fablab plus tard.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-3332.jpg) [](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/Lv5img-3333.jpg)
Finalement, nous sommes allées faire le découpage du film polarisant. Comme la découpeuse vinyle est grande nous faisons une impression en même temps que le groupe qui travaille sur l'autre microscope sur une feuille A4. Nous avons ici aussi rencontré quelques problèmes. Tout d'abord la feuille utilisée était collante, ce qui n'est pas ce que nous recherchons, et nous avons fait la découpe dans le mauvais sens de la feuille : les pièces n'étaient donc mal découpées. Nous ferons donc une nouvelle découpe la semaine prochaine avec la bonne feuille et sans les erreurs de position.
##### 15/03/24:
Nous avons fait imprimer durant la semaine les pièces avec les modifications que nous avions effectué la semaine dernière. Les pièces ont très bien été imprimées, mais elles étaient encore trop petites pour le microscope à cause selon nous de la dillatation du plastique lors de l'impression. Nous avons donc refait des modifications et nous ferons à nouveau imprimer les pièces dans la semaine.
Le FabLab était fermé aujourd'hui. Nous n'avons donc pas pu faire la découpe de la feuille polarisante. Nous allons essayer de la faire avec l'autre groupe dans le courant de la semaine prochaine.
Nous avons avancé sur la deuxième partie du projet. Nous avons commencé à créer le bras qui accrochera à la plateforme.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/3biimage.png)
Nous continuerons les modifications la semaine prochaine.
##### 22/03/24:
Nous avons imprimé une nouvelle fois les pièces. Nous avons pu les tester sur le microscope mais malheureusement elles ne passaient pas très bien. Nous pensons refaire d'autres petites modifications (car la pièce du bas est un peu trop large et est peut être inutile au final).
Nous sommes allées faire la découpe du filtre avec l'autre groupe qui travaille sur l'autre microscope. La découpe s'est bien passée de notre côté, le film est entier et s'imbrique très bien avec les autres pièces. Nous avons donc notre pièce globale entière est presque finie.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/cNDimage.png)
Nous avons de plus avancé sur le code de la deuxième partie, notamment le bras qui est terminé. Et nous avons commencé à coder une pièce qui entourerait le bas du microscope (portant un engrenage permettant la rotation).
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/lZkimage.png)[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/mABimage.png)
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/kRfimage.png)
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/7pRimage.png)[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/PuAimage.png)
**29/03/24:**
Aujourd'hui, nous avons vissé les visses sur la première pièce et nous sommes allé l'essayer sur le microscope une nouvelle fois. La pièce passe et la polarisation fonctionne très bien. Nous n'avons donc plus à y toucher normalement. Les fichiers pour cette pièce sont:
- FabLab1 : le code pour la pièce inferieure
- FabLab3 : le code pour la pièce du milieu
- FabLabAnneauSup : le code pour la pièce superieure
- Film polarisant: le code pour la découpe du film polarisant
Voici donc une image du Keyence obtenue d'une lame de roche avec la pièce installée :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/whatsapp-image-2024-04-26-a-17-35-17-385557bc.jpg)
De plus nous avons continué à avancer sur la deuxième étape du projet. Nous avons ajouté l'engrenage sur la pièce qui entoure le bas du microscope ainsi que les trous pour pouvoir faire passer une vis pour serrer la pièce.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/oErimage.png)
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/2PLimage.png)[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/K6bimage.png)
De plus nous avons remodifié la barre pour pouvoir laisser plus de place pour le moteur.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/vFaimage.png)
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/GeYimage.png)
Et nous avons finis par réaliser le dernier engrenage qui sera surement à remodifier en fonction du choix du moteur.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/bOVimage.png)
référence moteur: moteur pas-à-pas Johnson Electric, 12V, dia.de l'arbre 1.5mm, Code commande RS: 383-1267, Reference fabriquant: 53154, marque: Johnson Electric. (21,66 euros TTC) [53154 | Moteur pas-à-pas Johnson Electric, 12 V, dia.de l'arbre 1.5mm | RS (rs-online.com)](https://fr.rs-online.com/web/p/moteurs-pas-a-pas/3831267?gb=s)
##### 05/04/24:
Nous avons lancé une impression des deux nouvelles pièces (bras et grand engrenage) au FabLab. Nous nous sommes rendu compte que la taille du bras avait été divisée par 2 par l'imprimante et nous devrons le réimprimer plus tard. Nous essayerons les pièces sur le microscope au plus vite.
De plus nous avons commencé à essayer de coder le moteur. Nous avons rassembler toutes les pièces pour faire fonctionner le moteur: l'Arduino Mega 2560, un shield, un écran et un joystick (mais il nous faut un adaptateur pour le brancher sur le shield). Nous avons aussi cherché un code sur lequel s'inspirer. [Pilotage d'un moteur pas à pas avec un joystick - RedOhm](https://www.redohm.fr/2021/03/pilotage-dun-moteur-pas-a-pas-avec-un-joystick/#definition)
[\[GUIDE\] Arduino moteur pas à pas 28BYJ-48 stepper + code, câblage (arduino-france.site)](https://arduino-france.site/moteur-pas-a-pas/)
[Arduino Editor](https://create.arduino.cc/editor/mila_ant/51adb176-4156-4ecd-a4a3-2543cf32e18b)
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/9Ngimage.png)
##### 26/04/24:
Nous avons fait réimprimer le bras pendant les vacances. Nous avons pu aller l'essayer avec l'engrenage au début de la séance. L'engrenage est un peu court autour du microscope, nous avons donc du augmenter le diamètre de la pièce. De plus, nous avons décidé d'augmenter la hauteur de cette pièce pour qu'elle soit plus stable. Dans ce même but nous pensons à possiblement mettre une bande de caoutchouc à l'intérieure pour éviter que la pièce ne glisse.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/M79image.png)[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/kuOimage.png)[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/a5Kimage.png)
Le bras était un peu court, nous avons donc décidé de l'augmenter. La petite attache au bout du bras était un peu trop grande et ne passait donc pas dans le trou. Nous l'avons limé et elle passe mieux, il faudra donc changer sa taille dans le code. Nous avons aussi décidé de faire la partie triangulaire, qui permet de répartir la force, plus grande pour mieux agripper la plateforme.
Nous sommes allé chercher un nouveau moteur pas à pas au FabLab, qui serait plus petit que le précédent. Nous en avons trouvé un, voir ci-dessous:
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/T5wimage.png)
Avec ce nouveau moteur, nous devons adapter notre bras pour que l'on puisse les assembler.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/ZZwimage.png)
Nous voulons donc ajouter deux trous pour pouvoir maintenir le moteur. Il y aurait donc 3 trous au final, celui du milieu serait plus grand que les deux autres pour pouvoir faire passer la barre du moteur sur laquelle s'accrocherait un petit cylindre relié au deuxième engrenage.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/PPmimage.png)
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/XLuimage.png)
Nous avons donc également rajoutée le tube s'insérant sous la pièce ci-dessus (dans le trou prévue à cette effet) sur le deuxième engrainage. Bien sûr la taille de l'engrenage sera à réglé en dernier pour l'adaptée parfaitement au montage.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/hvMimage.png)
[
](https://fr.rs-online.com/web/b/johnson-electric/)
- Code commande RS:
- 383-1267
- Référence fabricant:
- 53154
- Marque:
- [Johnson Electric](https://fr.rs-online.com/web/b/johnson-electric/)
**Remarque :** Les objectifs du projets se sont affinés au fur et à mesure étant donné qu’il était difficile de prévoir le temps que prendrait chaque étape et donc ce qu’il était réellement possible de faire. Il est possible de voir l’avancée et la modification de ceux-ci au cours des semaines via le journal de bord.
#### **II. Journal de bord**
Journal de bord détaillé
##### **26/01/2024 :**
**1. Capteur de turbidité**
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-01/img-0172.jpeg)
Caractéristiques du capteur :
- Operating voltage: 5V DC
- Operating Current: 40mA (MAX)
- Response Time: <500ms
- Insulation Resistance: 100M (Min)
- Output Method: Analog
- Analog output: 0-4.5V
- Digital Output: High/Low level signal (you can adjust the threshold value by adjusting the potentiometer)
- Operating Temperature: 5℃~90 ℃
- Storage Temperature: -10℃~90℃
- Weight: 30g
- Adapter Dimensions: 38mm\*28mm\*10mm/1.5inches \*1.1inches\*0.4inches
Capteur non waterproof : maintenir la partie noire hors de l’eau
Principe : Le capteur mesure la turbidité, ce qui nous permet d'obtenir une valeur de voltage. Quand la turbidité augmente, le voltage diminue.
Mesure de la turbidité = mesure des particules en suspension avec rayon lumineux + détecteur de lumière réglé à 90° par rapport au faisceau -> modification de la quantité de lumière réfléchie en fonction de la quantité de particules en suspension
**2. Projet**
Utilité du projet : résoudre des problèmes de filtration des coccolithes. Les particules se déposent au fond et saturent la membrane. Il faut donc détecter quand est-ce que cela arrive (i.e quand est-ce que la turbidité est trop faible) pour que le moteur soit allumé.
Ce qu'on va devoir faire :
- créer un programme permettant de mesurer la turbidité en solution
- effectuer des mesures avec différents liquides (différentes granulométries, différentes natures des particules)
- vérifier qu'on obtient les mêmes résultats avec différents capteurs (si ce n'est pas le cas on a un problème)
##### **02/02/2024 : **
**1. But à ce stade :**
Déterminer les valeurs seuils pour lesquelles il y a plus assez de particules en suspension i.e. la membrane est saturée donc il faut allumer le moteur
et/ou ?
Déterminer la quantité seuil de sédiments à mettre dans le tube pour ne pas saturer la membrane
>Le tout avec différents échantillons de sédiments
**2. Démarche :**
- Déterminer comment le turbidimètre marche :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/img-0721.jpeg)
Schéma explicatif du fonctionnement du capteur
[ ](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/img-0721.jpeg)
Schéma du fonctionnement du capteur (https://how2electronics.com/)
> 2 broches se font face : l’une émettrice d’une source lumineuse, l’autre receveuse. La lumière émise se voit en partie réfléchie, ce qui est fonction de la turbidité du milieu extérieur entre les 2 broches. Le détecteur convertit la quantité de lumière transmise en une tension électrique comprise entre 0 et 5V. Plus le milieu est turbide, plus le voltage est bas
- Déterminer l’étanchéité du montage :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/montage-capteur-tube-blanc-avec-sediment.jpg)
Photo du tube monté avec le capteur de turbidité
Notre premier montage a pour but de calibrer et déterminer la sensibilité du capteur dans différente conditions. Il est composé d’un tube en plastique de 28 mm de circonférence (la même que le pourtour du capteur) et du capteur, inséré par l’ouverture.
En remplissant le tube d’eau jusqu’au détecteur, nous voulions tester l'étanchéité du système. Le système n’est pas complètement étanche mais apparemment suffisamment pour que ça marche à la verticale sans trop le retourner : les pertes d’eau sont minimes.
- Premières mesures dans différents milieux :
En tout premier lieu, nous voulions déterminer l’ordre de grandeur des mesures effectuées dans différentes conditions.
| Conditions de mesure | voltage (en V) | Commentaires |
| Air libre, salle éclairée | 3.87 +/- 0.02 | Si une source de lumière directe (flash de téléphone par exemple) est proche, les mesures peuvent augmenter d'environ 0,2 V. Sans lumière directe, mesures constantes.
|
| Eau de Paris | 4.50 +/- 0.02 | Tube à la verticale, capteur immergé jusqu'au haut des broches
Les mesures du 09/02/2024 nous donnent des valeurs de 4,55 +/- 0,03 V. Il y a probablement des variabilités dans la composition de l’eau de Paris d’une semaine à l’autre.
|
| Eau de Paris avec tube retourné | 4.70 | On ne sait pas à quoi l'augmentation est due.
Hypothèse : à hauteur maximale, l'eau à la base des broches du capteur réfléchie aussi une partie de la lumière vers le capteur.
|
Tableau récapitulatif des mesures de turbidité du jour
Indice de réfraction de l’air = 1,0002
Indice de réfraction de l’eau = 1,333 (à 20°C et 589,3 nm)
**3. Objectifs pour la suite**
- Déterminer les valeurs de mesure de la turbidité dans l’eau déminéralisé et eau minérale
- Comprendre comment marche le montage écran LCD/ Breadboard/ Arduino et le mettre en place
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/img-0208.jpeg)
Photo des premier tests
- Déterminer la sensibilité du capteur en fonction de la masse de sédiment en solution avec une solution « test ».
- Déterminer la réplicabilité des expériences/mesures
- Faire des mesures/avoir des données avec les sédiments de LIMAGNE. + BLANC de mesure
- Déterminer un protocole précis de mesure (quantité de solution = volume d’eau/volume sed)
##### **09/02/2024 :**
**1.** Problème avec l'écran LCD : l'éclairage s'allume mais seuls des rectangles blancs apparaissent, pas d'affichage autre, malgré différents codes testés. Problème à résoudre (tests avec un autre écran)
**2.** Mesures de turbidité :
Eau minérale (Cristalline) : 4.57 V
Eau déminéralisée (prélevée dans la demi-journée des tests : 4.51 +/- 0,1 V
Tests avec eau déminéralisée + quantités variables de sédiments :
- 1ère mesure avec le bout d’une paille de sédiment dans un tube d’eau déminéralisée agité manuellement après ajout du sédiment : 4.46 +/- 0.02 V
- 2e essai avec une plus grande quantité de sédiment :
| Temps (en secondes)
| voltage (en V)
|
| 0
| 3.96 +/- 0.02 V
|
| 60
| 4.05
|
| 120
| 4.08
|
| 180
| 4.09
|
| 240
| 4.09
|
| Temps (en minutes)
| voltage (en V)
|
| 0
| 3.85
|
| 17
| 4.25
|
| 26
| 4.28
|
| 35
| 4.45
|
turbidité1
```arduino
void setup() {
Serial.begin(9600); //Baud rate: 9600
}
void loop() {
int sensorValue = analogRead(A0);// read the input on analog pin 0:
float voltage = sensorValue * (5.0 / 1024.0); // Convert the analog reading (which goes from 0 - 1023) to a voltage (0 - 5V):
Serial.println(voltage); // print out the value you read:
delay(500);
}
```
Code Hello World LCD
```
#include "Wire.h"
#include "LiquidCrystal_I2C.h"
LiquidCrystal_I2C LCD(0x27,16,2); // définit le type d'ecran lcd 16 x 2
void setup() {
LCD.init(); // initialisation de l'afficheur
LCD.backlight();
LCD.setCursor(1, 0);
LCD.print("HELLO");
LCD.setCursor(8, 1);
LCD.print("WORLD");
}
void loop() {
LCD.noDisplay();
delay(1000);
LCD.display();
delay(1000);
}
```
code « Pierre » fusionné avec « turbidité1 »
```
#include
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 16, 2); // Adresse I2C de l'écran LCD et les dimensions (16x2)
const float VOLTAGE_REFERENCE = 5.0; // Tension de référence de votre Arduino en volts
void setup() {
Serial.begin(9600); //Baud rate: 9600
lcd.begin(16, 2);
lcd.backlight(); // Allumer le rétroéclairage de l'écran LCD
lcd.print("Voltage: ");
lcd.setCursor(0, 1);
delay(5000); // Attendre 2 secondes pour que l'écran LCD démarre avant de continuer
}
void loop() {
int sensorValue = analogRead(A0);// read the input on analog pin 0:
float voltage = sensorValue * (5.0 / 1024.0); // Convert the analog reading (which goes from 0 - 1023) to a voltage (0 - 5V)
Serial.println(voltage); // print out the value you read:
// Afficher les valeurs sur l'écran LCD
lcd.setCursor(7, 0);
lcd.print(" "); // Effacer l'ancienne valeur
lcd.setCursor(7, 0);
lcd.print(voltage, 2); // Afficher le voltage avec 2 décimales
lcd.setCursor(4, 1);
lcd.print(" "); // Effacer l'ancienne valeur
lcd.setCursor(4, 1);
lcd.print(voltage, 2); // Afficher la voltage avec 2 décimales */
delay(5000);
}
```
Code « turbidité1 » modifié pour prendre en compte le temps de mesure, et la prise de données séquentielle en fonction du temps
```
// Déclaration des variables globales
unsigned long previousMillis = 0; // Variable pour stocker le temps du dernier déclenchement de mesure
int interval = 2000; // Intervalle initial de mesure (2 secondes)
void setup() {
Serial.begin(9600); // Baud rate: 9600
}
void loop() {
unsigned long currentMillis = millis(); // Permet d'obtenir le temps écoulé depuis le démarrage de la carte Arduino
// Si le temps écoulé est supérieur à l'intervalle, il est temps de prendre une mesure
if (currentMillis - previousMillis >= interval) {
// Enregistrer le temps actuel comme dernier temps de mesure
previousMillis = currentMillis;
int sensorValue = analogRead(A0); // Lire la valeur du capteur de turbidité sur la broche analogique A0
float voltage = sensorValue * (5.0 / 1024.0); // Convertir la valeur lue en tension
// Afficher la valeur de tension mesurée
Serial.println(voltage);
// Consignes pour changer l'intervalle de mesure en fonction du temps écoulé
if (currentMillis <= 120000) { // Pendant les 2 premières minutes (120 000 millisecondes)
interval = 2000; // Faire une mesure toutes les 2 secondes
} else if (currentMillis <= 900000) { // Jusqu'à 15 minutes (900 000 millisecondes)
interval = 30000; // Faire une mesure toutes les 30 secondes
} else {
interval = 300000; // Après 15 minutes, faire une mesure toutes les 5 minutes
}
}
}
```
Code final pour l’instant avec modifications « Turbidité2 »
```
// Déclaration des variables globales
unsigned long startTime = 0; // Temps de démarrage du programme
unsigned long previousMillis = 0; // Variable pour stocker le temps du dernier déclenchement de mesure
int interval = 2000; // Intervalle initial de mesure (2 secondes)
void setup() {
Serial.begin(9600); // Baud rate: 9600
startTime = millis(); // Enregistrer le temps de démarrage
Serial.println("Temps (en s) Voltage (en V)"); // Titres des colonnes séparées avec un espace
}
void loop() {
unsigned long currentMillis = millis(); // Obtient le temps écoulé depuis le démarrage de la carte Arduino
// Calcul du temps écoulé depuis le démarrage du programme
unsigned long elapsedTime = currentMillis - startTime;
// Si le temps écoulé est supérieur à l'intervalle, il est temps de prendre une mesure
if (currentMillis - previousMillis >= interval) {
// Enregistrer le temps actuel comme dernier temps de mesure
previousMillis = currentMillis;
int sensorValue = analogRead(A0); // Lire la valeur du capteur de turbidité sur la broche analogique A0
float voltage = sensorValue * (5.0 / 1024.0); // Convertir la valeur lue en tension
// Afficher la durée écoulée et la valeur de tension mesurée
Serial.print(elapsedTime / 1000); // Convertir les millisecondes en secondes
Serial.print(" ");
Serial.println(voltage);
// Consignes pour changer l'intervalle de mesure en fonction du temps écoulé
if (elapsedTime <= 120000) { // Les 2 premières minutes (120 000 millisecondes)
interval = 2000; // Mesurer toutes les 2 secondes
} else if (elapsedTime <= 900000) { // Jusqu'à 15 minutes (900 000 millisecondes)
interval = 30000; // Mesurer toutes les 30 secondes
} else {
interval = 300000; // Après 15 minutes, mesurer toutes les 5 minutes
}
}
// Arrêter le programme après 2 minutes (120 000 millisecondes)
if (elapsedTime >= 120000) {
exit(0); // Arrêter l'exécution du programme
}
}
```
Code "Turbidité 3"
```
#include
#include
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 16, 2); // Adresse I2C de l'écran LCD et les dimensions (16x2)
const float VOLTAGE_REFERENCE = 5.0; // Tension de référence de votre Arduino en volts
const int SENSOR_PIN = A0; // Broche analogique à laquelle est connecté le capteur
void setup() {
Wire.begin();
lcd.begin(16, 2);
lcd.backlight(); // Allumer le rétroéclairage de l'écran LCD
lcd.print("Turbidite: ");
delay(2000); // Attendre 2 secondes pour que l'écran LCD démarre avant de continuer
}
void loop() {
int sensorValue = analogRead(SENSOR_PIN); // Lecture de la valeur analogique du capteur
// Convertir la valeur analogique en tension
float voltage = sensorValue * (5.0/1024.0) ;
// Afficher les valeurs sur l'écran LCD
Serial.println("voltage (v)");
Serial.println(voltage);
Serial.println();
lcd.setCursor(11, 0); //affiche le voltage a la 11eme colonne
lcd.print(" "); // Effacer l'ancienne valeur
lcd.setCursor(11, 0);
lcd.print(voltage, 2); // Afficher la turbidité en volts avec 2 décimales
delay(500); // Délai entre chaque lecture pour éviter les rafraîchissements trop rapides
}
```
Code "turbidité 4"
```
#include
#include
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 16, 2); // Adresse I2C de l'écran LCD et les dimensions (16x2)
const float VOLTAGE_REFERENCE = 5.0; // Tension de référence de votre Arduino en volts
const int SENSOR_PIN = A0; // Broche analogique à laquelle est connecté le capteur
// Déclaration des variables globales
unsigned long startTime = 0; // Temps de démarrage du programme
unsigned long previousMillis = 0; // Variable pour stocker le temps du dernier déclenchement de mesure
int interval = 2000; // Intervalle initial de mesure (2 secondes)
void setup() {
Wire.begin();
lcd.begin(16, 2);
lcd.backlight(); // Allumer le rétroéclairage de l'écran LCD
lcd.print("Turbidite: ");
delay(2000); // Attendre 2 secondes pour que l'écran LCD démarre avant de continuer
Serial.begin(9600); // Baud rate: 9600
startTime = millis(); // Enregistrer le temps de démarrage
Serial.println("T V"); // Titres des colonnes séparées avec un espace
}
void loop() {
unsigned long currentMillis = millis(); // Obtient le temps écoulé depuis le démarrage de la carte Arduino
// Calcul du temps écoulé depuis le démarrage du programme
unsigned long elapsedTime = currentMillis - startTime;
// Si le temps écoulé est supérieur à l'intervalle, il est temps de prendre une mesure
if (currentMillis - previousMillis >= interval) {
// Enregistrer le temps actuel comme dernier temps de mesure
previousMillis = currentMillis;
int sensorValue = analogRead(A0); // Lire la valeur du capteur de turbidité sur la broche analogique A0
float voltage = sensorValue * (5.0 / 1024.0); // Convertir la valeur lue en tension
// Afficher la durée écoulée et la valeur de tension mesurée
Serial.print(elapsedTime / 1000); // Convertir les millisecondes en secondes
Serial.print(" ");
Serial.println(voltage);
// Consignes pour changer l'intervalle de mesure en fonction du temps écoulé
if (elapsedTime <= 120000) { // Les 2 premières minutes (120 000 millisecondes)
interval = 2000; // Mesurer toutes les 2 secondes
} else if (elapsedTime <= 900000) { // Jusqu'à 15 minutes (900 000 millisecondes)
interval = 30000; // Mesurer toutes les 30 secondes
} else {
interval = 300000; // Après 15 minutes, mesurer toutes les 5 minutes
}
// Afficher les valeurs sur l'écran LCD
lcd.setCursor(11, 0); //affiche le voltage a la 11eme colonne
lcd.print(" "); // Effacer l'ancienne valeur
lcd.setCursor(11, 0);
lcd.print(voltage, 2); // Afficher la force en newtons avec 2 décimales
delay(500); // Délai entre chaque lecture pour éviter les rafraîchissements trop rapides
}
// Arrêter le programme après 45 minutes (2 700 000 millisecondes)
if (elapsedTime >= 2700000) {
exit(0); // Arrêter l'exécution du programme
}
}
```
**Problème :** le montage avec l'écran LCD modifie considérablement nos mesures de turbidité. Il y a probablement des interférences entre le capteur et l'écran. Nous décidons donc de ne pas utiliser l'écran LCD pour le moment (après tant de travail dessus !) et de nous limiter au montage "simple".
**2.** Nous avons ensuite cherché à exporter nos données afin de pouvoir tracer des courbes sur Excel. Pour cela nous avons téléchargé le logiciel CoolTerm (gratuit).
*Mode d'emploi :*
- *Upload le programme sur la carte Arduino reliée au capteur*
- *Ouvrir le logiciel CoolTerm puis aller dans **Connection** -> **Capture to Text/Binary file** -> **Start**. Cela permet d'enregistrer le fichier en version .txt*
- *Cliquer ensuite sur **Connect***
- *Si la fenêtre **Serial Monitor** est bien fermée dans Arduino, les valeurs apparaissent sur le logiciel CoolTerm*
- *On peut arrêter les mesures en cliquant sur **Disconnect**.*
Il faut ensuite ouvrir le fichier .txt dans Excel en veillant à bien choisir les tabulations et les espaces comme séparateurs, afin d'obtenir les valeurs de temps et de voltage dans deux colonnes séparées.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/dmkimage.png)
Après avoir remplacé les points par des virgules, on peut tracer la courbe Voltage = f(Temps). Un premier test avec le tube du 16/02 nous donne la courbe suivante :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/oq0image.png)
**3.** Nous pouvons enfin passer à une vraie phase de mesures avec une quantité exacte de sédiment. Nous avons prélevé 0,52 mg de sédiment de Limagnes et l'avons inséré dans 52 mL d'eau fraîchement déminéralisée, afin d'obtenir une concentration équivalente à 1 mg de sédiment pour 100 mL d'eau.
Problème : le capteur n'est pas assez précis pour mesurer une aussi faible concentration. Aucune variation, autre que celle par défaut du capteur, n'était donc observable. Après discussion avec notre encadrant, nous avons décidé de ne pas descendre en dessous de 1 mg/100 mL.
**Objectifs pour la suite :**
- Réaliser une solution mère à Qmère = 2g/20mL de sédiment
- Effectuer des mesures pour Qlow = 1 mg/mL de sédiment
- Effectuer des mesures pour Qhigh = à déterminer pour que ce soit saturant
- Effectuer des mesures à différentes concentrations intermédiaires
- Tracer une courbe v = f(Q) :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/courbe-v-fq.JPG)
Hypothèses pour l'allure de la courbe
- Reproduire le processus sur différents sédiments ?
##### **08/03/2024 :**
Pour aujourd’hui les objectifs étaient :
- Réaliser une solution mère à Qmère = 2g/20mL de sédiment, qui servira à effectuer des dilutions à différentes concentrations en sédiment.
- Effectuer des mesures pour Qlow = 1 mg/mL de sédiment
- Effectuer des mesures pour Qhigh = à déterminer pour que ce soit saturant
- Effectuer des mesures à différentes concentrations intermédiaires
- Tracer une courbe v = f(Q)
But : Déterminer le lien entre la concentration de sédiment en solution et la valeur de la turbidité, pour définir la plage des conditions de mesure du capteur.
**1.** D’abord, nous avons donc réalisé la solution mère à Qmère = 0,1 g.L-1, soit 5,2 g de sédiment pour 52mL d’eau.
Pour ce faire, nous avons suivi ce protocole :
- Broyer un échantillon de Limagne à l’aide d’un mortier en agate
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-05/sPda200936e-bcc9-45cc-af4f-a1c00e143a30.jpeg)
- Peser exactement 5,2 g de broyat à l’aide d’une balance de précision
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-05/o1Ka734d782-8031-4ce6-9876-f6f156b1946c.jpeg)
- Mesurer le volume que représente 5.2 g d’échantillon broyé à l’aide d’une éprouvette graduée. **V poudre mère = 5.5 mL**
- Transvaser la poudre dans un bécher de 250 mL
- Ajouter exactement 46.5mL d’eau déminéralisée dans le bécher.
- Recouvrir le bécher de parafilm pour éviter l’évaporation de l’eau.
**2.** Une fois la solution mère obtenue, nous avons réalisé une série de calculs à l’aide d’Excel pour déterminer le volume à prélever pour réaliser les dilutions aux Q désirées.
En sachant que C1\*V1=C2\*V2, on a **V1=(C2\*V2)/C1**
> Avec C1=Qmère ; V1=volume à prélever ; Qdésirée ; V2=volume désiré dans un tube de mesure = 52mL
Calculs de volume à prélever et de volume à compléter par de l’eau déminéralisée :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-05/JATimage.png)
**3.** A la suite de cela, nous avons réalisé les premières mesures de turbidité à 4 concentrations différentes.
En partant de notre mesure de la semaine dernière, à Q=1.10-5g.mL-1 qui n’avait pas influencé la turbidité de la solution (dans la limite de notre capteur), nous avons choisi de “déblayer” le terrain en faisant 3 autres mesures espacées d’un facteur 10, de concentration.
→ Cela correspond aux valeurs Q1, Q2 et Q3 dans le tableur.
***Protocole suivi pour réaliser ces mesures :***
- *Faire la mesure du blanc avec un tube de mesure rempli uniquement d’eau déminéralisée (52 mL)*
- *Prendre un autre tube de mesure vide.*
- *Agiter le bécher contenant la solution mère pour homogénéiser la solution.*
- *Prélever à l’aide d’une pipette de précision le volume de solution mère nécessaire pour obtenir la concentration en sédiment désiré.*
- *Dans un tube de mesure à bouchon bleu, ajouter le volume de solution mère prélevé.*
- *Compléter avec de l’eau déminéralisée pour obtenir un volume final de mesure d'exactement 52mL.*
- *Placer le capteur de turbidité sur le tube de mesure*
- *Lancer le programme pour effectuer une mesure toutes les 500 ms*
- *Agiter le tube de mesure pour homogénéiser*
- *Prendre la première mesure de voltage immédiatement après que le mélange a été effectué*
Blanc avec eau déminéralisée = 4.64 V
Une fois les 3 mesures effectuées, nous avons tracé la courbe v = f(Q)
**Courbe obtenue :**
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-0765.jpeg)
Cela nous donne une première idée de la relation concentration en sédiment-turbidité.
On remarque que pour une concentration de 10-2 g.mL-1, le voltage mesuré (= 0,59 V) approche fortement du voltage pour une occlusion totale du capteur (qui avait été mesuré aux alentours de précédemment).
On va donc considérer que notre “Qhigh” est atteint
Aussi, nous devons réaliser des mesures supplémentaires entre les Q1, Q2 et Q3 pour ajouter des points à notre courbe et avoir une meilleure idée de la relation Concentration-Voltage( = 1/turbidité).
**4.** Dans un deuxième temps, Fabrice nous a proposé de réaliser un frottis avec un petit volume de notre solution mère pour qu’on ait une meilleure idée des éléments qui la compose. Notamment, l’idée était d’obtenir un ordre de grandeur de la granulométrie.
Après le frottis réalisé, on a pu observer la lame au microscope optique en lumière polarisée analysée.
**→ Eléments observés :**
- fragments de coccolithes
- coccolithes
- coccosphères
- amas de calcite
Ordre de grandeur de la granulométrie : 5 μm (intervalle de 2μm pour les fragments à 50 μm pour les amas)
**Objectifs suivants :**
- Réaliser des photos du frottis
- Compléter la courbe v=f(Q) avec des Qintermédiaires
##### **15/03/2024 :**
Notre objectif du jour était de déterminer plusieurs Qintermédiaires afin de pouvoir tracer une courbe v = f(Q) ayant une allure plus proche de la réalité et de vérifier que notre valeur Qhigh est la bonne.
**1.** Tout d'abord nous avons dilué le volume de solution-mère restant Vmère restant = 46,23 mL car la quantité de dépôts dans le fond du bécher rendait le pipetage de plus en plus compliqué.
Nous avons ainsi obtenu une solution-mère diluée de Vmère diluée = 100,78 mL et à Qmère diluée = 0,05 g/mL.
**2.** Nous avons ensuite préparé différents tubes à différentes charges de sédiments et mesuré le voltage dans chacun d'eux.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/GSqimage.png)
Cela nous a donc permis de compléter la courbe v = f(Q) :
On remarque que la courbe a une allure logarithmique inverse et non pas linéaire comme nous pouvions le penser avec nos mesures de la semaine dernière seulement. De plus, la mesure de turbidité effectuée à Q = 1,2 x 10-2 g/mL nous permet de confirmer que cela correspond bien à la valeur Qhigh pour laquelle le capteur est quasiment saturé.
**3.** Pour la suite, nous allons devoir effectuer de nouvelles mesures afin de vérifier que notre protocole est réplicable et que nous obtenons toujours la même courbe. Pour ce faire, nous avons décidé de préparer 11 solutions de concentrations variables qui devraient nous permettre d'obtenir une courbe propre :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/qoqimage.png)
En préparant chaque solution 3 fois, nous pourrons ainsi déterminer l'écart-type sur chaque mesure de turbidité et vérifier que nos mesures sont reproductibles.
Pour cela, nous allons préparer une nouvelle solution-mère à 0,025 g/mL. Nous allons donc utiliser 292 mL de solution mère minimum. Il nous faudra donc préparer un volume de solution-mère suffisant pour nous permettre de réaliser nos tubes dans des conditions optimales ainsi que d'utiliser un barreau aimanté pour avoir une solution homogène en permanence (et pas remuée manuellement comme nous l'avons fait jusque là). Ainsi, pour un volume Vmère2 = 400 mL, nous allons avoir besoin d'une masse de sédiments telle que m = Qmère,2/Vmère,2 = 10 g.
**Objectifs suivants :**
- Réaliser un cache opaque noir afin de permettre d'avoir une turbidité à blanc fixe et indépendante des conditions lumineuses extérieures
- Déterminer un protocole fixe à effectuer pour les mesures
- Préparer une solution mère unique avec un grand volume que nous pourrons utiliser pour réaliser tous nos tubes d'une traite (dans un grand bécher et avec un barreau aimanté)
- Déterminer et préciser toutes les incertitudes, sources d'erreur et de variation de notre protocole
##### **22/03/2024 :**
**1.** Dans un premier temps, nous avons mis en place un protocole expérimental pour réaliser nos futurs courbes :
Protocole expérimental
**A.** **Préparation de la solution mère**
1. Broyer l’échantillon de sédiment que l’on souhaite étudier dans un mortier en agate nettoyé
2. Peser avec une balance de précision la masse de sédiment souhaitée
3. Mettre la poudre dans une éprouvette graduée et mesurer le volume correspondant
4. Transvaser la poudre dans un bécher
5. Mesurer le volume d’eau déminéralisée à ajouter pour obtenir le volume final désiré pour la solution mère dans la même éprouvette graduée que pour l’étape 3 (cela permet de récupérer le reste de poudre)
6. Ajouter l’eau dans le bécher contenant le sédiment
7. Passer le bécher dans un bain à ultra son pour homogénéiser au maximum la granulométrie de la solution
8. Recouvrir le bécher de parafilm pour éviter l’évaporation de la solution mère
**B.** **Préparation des tubes et mesures**
2. Prendre un tube approprié et le nettoyer avec de l’eau Δ et le sécher
3. Faire le blanc (avec de l’eau Δ) dans les bonnes conditions (c’est à dire avec un cache en aluminum pour être dans le noir) et vérifer qu’on obtient un voltage de 4,52±0,02V
4. répéter l’étape 1
5. Prélever le volume nécessaire de solution mère et le volume d’eau correspondant (cf tableur excel) et les ajouter dans le tube
6. Positionner le capteur sur le tube (vérifier que les broches sont complètement immergées)
7. Faire la mesure dans les bonnes conditions :
1. mettre de l’aluminium autour du tube afin que ce soit complètement à l’obscurité
2. agiter le tube 3 fois
3. relever la mesure au moment où le tube est posé à la verticale
8. Entrer la valeur de voltage mesurée dans le tableur excel
9. répéter 2 fois les étapes 3 à 7 pour un même concentration
Faire les étapes 3 à 8 pour toutes les concentration dans le but d’obtenir une courbe final avec un écart type pour chaque mesure
Remarque : Nous avons choisi d'utiliser de l'aluminium pour assurer des condition sans lumière lors des mesures
**2.** Ensuite, nous avons réalisé la solution mère qui nous servira à réaliser les mesures nécessaires pour produire 3 courbes v=f(Q)
**Solution mère à** 0.025g.mL-1 dans un volume de 400mL au total et pour une masse en sédiment de 10g :
**3.** A la suite de ça, nous avons réalisé la suite du protocole expérimental jusqu'à obtenir une première courbe.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/img-0546.jpeg)
Mesure du blanc : 4.52 V
Données obtenues pour la courbe 1 :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-0775.jpeg)
Allure de la courbe 1 :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/qmzimage.png)
**Objectifs suivants :**
- Réaliser les courbes 2 et 3 pour pouvoir avoir un écart-type
- identifier précisément toutes les sources d'erreurs du protocole
- faire des photos des montages pour les ajouter au wiki
- faire des photos du frottis de Limagne pour illustrer nos propos
##### **19/03/2024 :**
**1.** Notre objectif du jour était d'effectuer les mesures de turbidité restantes. Après discussion avec Fabrice Minoletti pour qui nous réalisons ce projet, nous avons décider de ne pas réaliser 3 fois les mesures pour chaque concentration mais d'en réaliser 10 à trois concentrations différentes afin de pouvoir déterminer un écart-type moyen en chaque point. Nous avons donc décider de réaliser ces mesures à Q3 = 5x10-4 g/mL, Q5 = 2x10-3 g/mL et Q7 = 4x10-3 g/mL car ces points sont situés dans la partie de la courbe où le capteur est très sensible à des changements de turbidité. Nous avons ainsi réutilisé le même protocole que la semaine dernière pour réaliser nos solutions filles et effectuer nos mesures avec un cache en aluminium.
Nous avons obtenu les résultats suivant :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/FpIimage.png)
L'écart-type moyen sur ces mesures est de 0.044 V ce qui est faible compte-tenu de la sensibilité de notre capteur. On peut donc en déduire que notre protocole est bien reproductible et que les variations sont faibles. De plus, l'écart-type est similaire à ces 3 concentrations donc nous pouvons supposer qu'il le sera également à d'autres charges sédimentaires. Ainsi, nous pouvons ajouter l'écart-type sur notre courbe v = f(Q) :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/PAHimage.png)
Nous avons également tracé la courbe de tendance grâce à Excel. Celle-ci s'apparente à une polynomiale de degré 4 dont l'équation pourra être utilisé pour prédire le résultat de potentielles mesures à différentes concentrations et donc calibrer le capteur en g/mL de charge sédimentaire.
**2.** Nous avons par ailleurs réalisé un nouveau frottis avec notre solution mère, afin de déterminer précisément la nature des éléments présents dedans.
Protocole frottis
- Prendre une lame de verre propre
- La lécher des deux côtés
- Poser la lame sur une plaque chauffante à 50°C
- Déposer quelques gouttes d'eau déminéralisée sur la lame
- Déposer quelques gouttes de solution dans l'eau et bien étaler en pipetant dedans
- Laisser sécher pendant au moins 10 minutes
- Mettre un point de colle optique sur une lamelle
- Déposer la lamelle sur la lame et mettre le tout sur la plaque chauffante en veillant à ce que la colle s'étale bien
- Mettre sous une lampe UV
Code de la courbe sous R
```R
library(minpack.lm)
library(ggplot2)
y <- c(data3$Q)
x <- c(data3$V)
start_values <- c(a=4, b=2)
fit <- nls(y ~ a * exp(b * x),
start = start_values,
algorithm = "port",
control = nls.control(maxiter = 1000))
summary(fit)
# plotting
ggplot(data.frame(x, y), aes(x, y)) +
geom_point(size=3) +
geom_smooth(aes(x, predict(fit, newdata = data.frame(x))), se=FALSE, size=1, color="blue") +
ggtitle("Suivi de la concentration en sédiment de Limagne en fonction du voltage") +
xlab("Voltage (en V)") +
ylab("[Limagne] (en g/mL)")+
annotate("text", x=3, y=0.0091, label="y = 0.0149441 * e(-1.2379691 * x)")+
theme_bw()+
theme(plot.title = element_text(hjust = 0.5))
install.packages("minpack.lm")
install.packages("ggplot2")
```
Ebauche de structure du poster
| σ(a) | 2,40E-03 |
| σ(b) | 5,79E-01 |
| σ(c) | 1,50E-04 |
| σ(d) | 6,00E-04 |
Pour σx, nous avons utilisé la valeur de l'écart-type moyen calculé le 19/03 soit 0, 04438 V. Cependant, après avoir installé cet écart-type dans Arduino afin qu'il soit calculé en chaque point, nous avons remarqué que les valeurs étaient beaucoup trop élevées pour que l'écart-type soit significatif.
Nous avons donc choisi d'utiliser une autre méthode qui ne calcule pas l'écart-type en chaque point mais qui permet d'obtenir une valeur moyenne qui sera correcte à chaque fois. Nous avons ainsi utilisé la formule de la SCER (Somme des Carrés des Écarts résiduelle) qui permet de déterminer la dispersion des résidus.
**SCER = Σ(yobservé - ythéorique)2 **
Les ythéorique ont été obtenus grâce à l'équation de notre courbe tandis que les yobservé correspondent aux charges sédimentaires que nous avions mis en place lors de nos mesures.
On trouve : SCER = 3.17 \* 10-7
Cela nous permet de calculer l'écart-type des résidus d'après la formule : **σ2 = SCER/(N-n)** où N correspond au nombre d'échantillons (ici 11 mesures) et n le nombre de paramètres (ici 4 : a, b, c et d).
On a donc **σ = √(3.17 10-7 / (11-4)) = 2.13 \* 10-4 g/mL**
**4. Insertion de l'écart-type dans Arduino**
Tout d'abord, nous avons rajouté une colonne correspondant à l'écart-type dans l'affichage de nos résultats :
```
Serial.println("T V Q σ"); // Titres des colonnes séparées avec un espace
```
Nous avons ensuite indiquer que nous voulons afficher la valeur de σ :
```
// Vérifier si la tension est dans la plage spécifiée
if (voltage >= MIN_VOLTAGE && voltage <= MAX_VOLTAGE) {
// Afficher la durée écoulée et la valeur de tension mesurée
Serial.print(elapsedTime / 1000); // Convertir les millisecondes en secondes
Serial.print(" ");
Serial.print(voltage, 3); // Afficher la valeur du voltage avec 3 décimales
Serial.print(" ");
Serial.print(turbidity, 5); //Aficher la valeur de la turbidité avec 5 décimales. La fonction serial.println permet d'aller à la ligne
Serial.print(" ");
Serial.println(2.13E-04, 6); //Afficher l'écart-type avec 6 décimales
```
On obtient alors le code suivant :
Code Arduino Final pour calculer la turbidité en fonction du voltage mesuré
```
#include
const float VOLTAGE_REFERENCE = 5.0; // Tension de référence de votre Arduino en volts
const int SENSOR_PIN = A0; // Broche analogique à laquelle est connecté le capteur
const float MIN_VOLTAGE = 0.25; // Tension minimale pour le calcul de turbidité
const float MAX_VOLTAGE = 4.45; // Tension maximale pour le calcul de turbidité
// Déclaration des variables globales
unsigned long startTime = 0; // Temps de démarrage du programme
unsigned long previousMillis = 0; // Variable pour stocker le temps du dernier déclenchement de mesure
int interval = 1000; // Intervalle initial de mesure (1000 millisecondes)
void setup() {
Serial.begin(9600); // Baud rate: 9600
startTime = millis(); // Enregistrer le temps de démarrage
Serial.println("T V Q σ"); // Titres des colonnes séparées avec un espace
}
void loop() {
unsigned long currentMillis = millis(); // Obtient le temps écoulé depuis le démarrage de la carte Arduino
// Calcul du temps écoulé depuis le démarrage du programme
unsigned long elapsedTime = currentMillis - startTime;
// Si le temps écoulé est supérieur à l'intervalle, il est temps de prendre une mesure
if (currentMillis - previousMillis >= interval) {
// Enregistrer le temps actuel comme dernier temps de mesure
previousMillis = currentMillis;
int sensorValue = analogRead(A0); // Lire la valeur du capteur de turbidité sur la broche analogique A0
float voltage = sensorValue * (5.0 / 1024.0); // Convertir la valeur lue en tension
// Utiliser l'équation de courbe modèle pour calculer la turbidité
float turbidity = 0.018 * exp(-3.174 * voltage) - 0.0009 * voltage + 0.004;
// Vérifier si la tension est dans la plage spécifiée
if (voltage >= MIN_VOLTAGE && voltage <= MAX_VOLTAGE) {
// Afficher la durée écoulée et la valeur de tension mesurée
Serial.print(elapsedTime / 1000); // Convertir les millisecondes en secondes
Serial.print(" ");
Serial.print(voltage, 3); // Afficher la valeur du voltage avec 3 décimales
Serial.print(" ");
Serial.print(turbidity, 5); //Aficher la valeur de la turbidité avec 5 décimales. La fonction serial.println permet d'aller à la ligne
Serial.print(" ");
Serial.println(2.13E-04, 6); //Afficher l'écart-type avec 6 décimales
} else {
// La tension est hors de la plage de calibration
Serial.print(elapsedTime / 1000); // Convertir les millisecondes en secondes
Serial.print(" ");
Serial.print(voltage, 3); // Afficher la valeur du voltage avec 3 décimales
Serial.print(" ");
Serial.println("turbidité hors calibration"); // Afficher la valeur de la turbidité avec 5 décimales
}
}
}
```
Caractéristiques techniques
- Voltage de fonctionnement : 5V
- Intensité du courant électrique en fonctionnement : 40mA (MAX)
- Temps de réponse : <500ms
- Méthodes de sortie :
- Sortie analogique: 0-4.5V
- Sortie digitale : Signal faible/fort (ajustable en adaptant le potentiomètre)
- Température de fonctionnement : 5℃~90℃
- Température de stockage : -10℃~90℃
- Poids : 30g
- Dimensions : 38mm\*28mm\*10mm
Fonctionnement du capteur
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-05/img-0833.jpeg)
Représentation schématique du fonctionnement de la "tête" du capteur
Une première broche contient un émetteur de lumière, l’autre un récepteur. La tension du système varie en fonction de la quantité de lumière transmise. Plus la turbidité du milieu extérieur (=entre les deux broches) est élevée, plus la tension électrique en sortie du capteur est faible.
La tension électrique en volts est donc reliée négativement à la turbidité.
Notons, qu’il est plus habituel de voir la turbidité quantifiée en NTU (Nephelometric Turbidity Unit). Nous n’avons cependant pas testé la correspondance entre le voltage mesuré par notre capteur et les NTU.
De ce fait, toutes nos mesures et nos résultats sont pour l’instant à considérer uniquement avec ce capteur (jusqu’à ce que la relation volts-NTU soit caractérisée). Néanmoins, cela n’est pas censé avoir d’impact sur la relation que l’on a réussi à caractériser entre la charge de sédiment en suspension et la turbidité de la suspension.
turbidité1
```arduino
void setup() {
Serial.begin(9600); //Baud rate: 9600
}
void loop() {
int sensorValue = analogRead(A0);// read the input on analog pin 0:
float voltage = sensorValue * (5.0 / 1024.0); // Convert the analog reading (which goes from 0 - 1023) to a voltage (0 - 5V):
Serial.println(voltage); // print out the value you read:
delay(500);
}
```
Cf entrée du 01/03/2024 dans le journal de bord pour plus d'informations
Il a alors fallu déterminer la plage de sensibilité du capteur, c’est-à-dire les limites au-delà desquelles le capteur n’est plus suffisamment sensible pour mesurer correctement la turbidité associée à la charge sédimentaire. Pour cela, nous avons réalisé une solution mère très concentrée à Qmère = 0.1 g/L, puis nous avons effectué une série de dilutions afin d’obtenir une première courbe du voltage en fonction de la charge. Nous avons alors pu déterminer la limite supérieure (Qhigh) au-delà de laquelle la charge de la suspension est trop élevée pour que la turbidité soit mesurée correctement par le capteur, tout comme la limite inférieure Qlow. Les mesures doivent donc être réalisées pour des charges sédimentaires comprises entre 1 mg/mL et 12 mg/mL.
Cf entrées des 8 et 15/03/2024 dans le journal de bord pour plus d'informations
Nous avons ensuite dilué notre solution mère pour faciliter le pipetage. On a ainsi pu déterminer la turbidité des suspensions à différentes charges sédimentaires. Cela nous a permis de commencer à visualiser la relation entre la charge et la turbidité.
Nous avons alors réalisé une nouvelle solution mère, en suivant un protocole précis, puis réalisé des dilutions à intervalles réguliers. Nous avons ainsi obtenu une courbe Q = f(v) ayant une allure exponentielle inverse.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-05/courbe-turbococco-v-3.jpg)
Cf entrée du 22/03/2024 dans le journal de bord pour plus d'informations
Nous avons également décidé de vérifier le sérieux de cette courbe en réalisant des réplicats pour 3 charges données. Nous avons obtenu un écart-type moyen de 0.044 V, ce qui est très faible par rapport aux valeurs de voltage. On peut donc supposer que la courbe obtenue est fiable.
Cf entrée du 19/03/2024 dans le journal de bord pour plus d'informations
Puis, nous avons également associé notre courbe à un modèle de régression. Suite à différents tests, nous sommes parvenu à la conclusion que le modèle le plus proche de notre courbe est une exponentielle associée à une droite, de la forme
**y = ax + exp(bx) + cx + d** avec y la charge sédimentaire en mg/mL et x le voltage en volts.
On obtient un coefficient de régression de 0.9986 donc très proche de 1. Le modèle est donc bien adapté à nos valeurs.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-05/courbe-finale-turbococco-v-3.jpg)
De plus, ce modèle d’exponentielle + courbe nous semble très satisfaisant car il nous permet d’obtenir une relation linéaire entre la charge et la turbidité dans l’ordre de grandeur qui sera utilisé par Fabrice Minoletti.
Nous y avons également associé une valeur d’écart-type déterminée grâce à Matlab et l’équation **SCER = Σ(yobservé - ythéorique)2.**
On obtient **σ = 2.13 \* 10-4 g/mL.**
Enfin, nous avons adapté notre programme Arduino (cf 19/03) afin d’en créer un permettant de déterminer automatiquement la charge sédimentaire d'une suspension en fonction du voltage mesuré par le capteur et en y associant l’écart-type. Cela permettra à n’importe quel expérimentateur de suivre la charge sédimentaire de la suspension au niveau de capteur en temps direct. Il saura ainsi quand rajouter du sédiment, de l’eau ou mettre le moteur en marche.
Cf entrée du 26/04/2024 dans le journal de bord pour plus d'informations
Code Arduino Final pour calculer la turbidité en fonction du voltage mesuré
```
#include
const float VOLTAGE_REFERENCE = 5.0; // Tension de référence de votre Arduino en volts
const int SENSOR_PIN = A0; // Broche analogique à laquelle est connecté le capteur
const float MIN_VOLTAGE = 0.25; // Tension minimale pour le calcul de turbidité
const float MAX_VOLTAGE = 4.45; // Tension maximale pour le calcul de turbidité
// Déclaration des variables globales
unsigned long startTime = 0; // Temps de démarrage du programme
unsigned long previousMillis = 0; // Variable pour stocker le temps du dernier déclenchement de mesure
int interval = 1000; // Intervalle initial de mesure (1000 millisecondes)
void setup() {
Serial.begin(9600); // Baud rate: 9600
startTime = millis(); // Enregistrer le temps de démarrage
Serial.println("T V Q σ"); // Titres des colonnes séparées avec un espace
}
void loop() {
unsigned long currentMillis = millis(); // Obtient le temps écoulé depuis le démarrage de la carte Arduino
// Calcul du temps écoulé depuis le démarrage du programme
unsigned long elapsedTime = currentMillis - startTime;
// Si le temps écoulé est supérieur à l'intervalle, il est temps de prendre une mesure
if (currentMillis - previousMillis >= interval) {
// Enregistrer le temps actuel comme dernier temps de mesure
previousMillis = currentMillis;
int sensorValue = analogRead(A0); // Lire la valeur du capteur de turbidité sur la broche analogique A0
float voltage = sensorValue * (5.0 / 1024.0); // Convertir la valeur lue en tension
// Utiliser l'équation de courbe modèle pour calculer la turbidité
float turbidity = 0.018 * exp(-3.174 * voltage) - 0.0009 * voltage + 0.004;
// Vérifier si la tension est dans la plage spécifiée
if (voltage >= MIN_VOLTAGE && voltage <= MAX_VOLTAGE) {
// Afficher la durée écoulée et la valeur de tension mesurée
Serial.print(elapsedTime / 1000); // Convertir les millisecondes en secondes
Serial.print(" ");
Serial.print(voltage, 3); // Afficher la valeur du voltage avec 3 décimales
Serial.print(" ");
Serial.print(turbidity, 5); //Aficher la valeur de la turbidité avec 5 décimales. La fonction serial.println permet d'aller à la ligne
Serial.print(" ");
Serial.println(2.13E-04, 6); //Afficher l'écart-type avec 6 décimales
} else {
// La tension est hors de la plage de calibration
Serial.print(elapsedTime / 1000); // Convertir les millisecondes en secondes
Serial.print(" ");
Serial.print(voltage, 3); // Afficher la valeur du voltage avec 3 décimales
Serial.print(" ");
Serial.println("turbidité hors calibration"); // Afficher la valeur de la turbidité avec 5 décimales
}
}
}
```
Liste des incertitudes
- Notre solution-mère n’est pas parfaitement homogène : des grosses particules sédimentaires sont présentes dans le fond du bécher et en suspension. Ainsi, lors du pipetage, ces grosses particules ont une faible probabilité d’être pipettées, donc la solution dans le tube est toujours légèrement moins concentrée qu’en théorie. De plus, les grosses particules peuvent bloquer le cône de la pipette et donc modifier le volume prélevé (cette incertitude peut être enlevée en faisant suffisamment attention ?)
- Incertitudes liées à la pipette elle-même
- A chaque fois, nous avons rempli le tube jusqu’au trait de jauge. Le volume n’était donc pas parfaitement exact mais toujours suffisant pour que les broches du capteur soient totalement immergées, afin que les mesures se fassent dans des conditions optimales. La seule conséquence est donc liée à une faible variation de la charge sédimentaire dans notre tube.
- L’obscurité a été faite grâce à un cache en aluminium qui ne peut pas garantir une obscurité idéale. Pour avoir des conditions parfaites, il aurait fallu se mettre dans une pièce complètement noire ou créer un cache noir sur mesure.
- Un seul capteur a été utilisé. Nous n’avons donc pas testé la reproductibilité de notre protocole avec un autre capteur similaire
- Dans des conditions constantes, il y a une variation de 0,02 V environ, qui est due au capteur.
- incertitudes liées à l’expérimentateur
- Lecture de la mesure : les mesures se font toutes les 500 ms. Or on lit la mesure avec à plus ou moins une seconde d’écart près après le dépôt du tube dans le portoir. Cependant, cela ne change pas réellement la valeur de turbidité notée car il n’y a pas de variation significative dans les premières secondes.
Cf entrées des semaines du 02, 09, 16/02/2024 et 01/03/2024 pour voir les étapes de mise au point du système avec l'écran LCD
- Lorsque nous avons voulu adapter un modèle de régression à notre courbe expérimentale finale, une première approche a été d'essayer sur le logiciel Excel le type de régression modélisant le mieux nos données. Il est apparu qu'un polynôme de degrés 4 était très adapté à notre courbe expérimentale. Cependant, on s'est aperçu qu'il était quasiment impossible de résoudre une telle équation, même avec de puissants logiciels. De plus, un tel modèle n'a aucune vraie signification physique, à la différence d'un modèle exponentielle avec la décroissance radioactive par exemple. On s'est alors tourné vers les logiciels R et MATLAB, nous laissant bien plus de contrôle que Excel, ce qui nous a permis au final de trouver très adéquat mêlant exponentiel et linéaire.
Cf entrées des semaines du 19/03/2024, 5 et 26/04/2024 pour plus d'informations
- Une fois la régression trouvée, nous avions voulu évaluer et quantifier les incertitudes de celle-ci via le calcul des écarts-types dus au modèle, pour pouvoir l'intégré directement aux sorties du système de mesure expérimental sous Arduino. Pour cela, nous avons d'abord pensé avec l'aide de Loïc Labrousse à utiliser les écarts-types des facteurs respectifs de l'équation **y = ax + exp(bx) + cx + d**, donnés par MATLAB. Cette méthode nous demandait de passer par l'ajout des écarts-types en passant par les dérivées partielles respectives en chaque terme. Malheureusement, nous n'obtenions pas un résultat satisfaisant via cette méthode, on a donc préféré passer par la somme des carrés des écarts résiduels (**SCER**) comme vu en cours de statistiques de L3.
Cf entrée de la semaine du 26/04/2024 pour plus de détails
#### **IV. Logiciels et machines utilisés**
**Système de mesure de la turbidité :**
- Logiciel Arduino
- Capteur de turbidité : DFRobot - M021.00084
- Carte Arduino UNO
- 3 fils électriques mâle-mâle
- Câble USB-A vers USB-B
**Système d’expérimentation :**
- Sédiment qu’on veut étudier
- Mortier en agate
- Balance de précision
- Eau déminéralisée
- Pipettes de 10 mL, 1 mL et 100 µL
- Béchers et éprouvettes graduées
- Tubes du diamètre exact du capteur (tubes en plastique de 50 mL par exemple)
- Cuve à ultrasons
- Papier aluminium
- Agitateur magnétique et barreau aimanté
**Analyse des résultats et statistiques :**
- Excel
- Arduino
- R
- MatLab
**Frottis :**
- Lame et lamelle
- Colle optique
- Banc (?) chauffant
- Lampe UV
- Microscope polarisant de haute qualité
#### **V. Perspectives**
Notre projet est une étape intermédiaire, avant l’application au dispositif de filtration de Fabrice Minoletti. En effet, il était nécessaire de caractériser la relation turbidité-charge sédimentaire en suspension pour comprendre les limites et la fiabilité du système, ou en somme, ce qu’il était possible de faire.
Par la suite, il faudrait adapter notre système de mesure au dispositif expérimental de filtration. Dans ce sens, il sera nécessaire de bien choisir l’emplacement du capteur dans la colonne de filtration pour que les mesures de turbidité aient un sens. Une des difficultés sera d’allier l'hélice/moteur de remise en suspension des particules avec notre capteur. De plus, nous avons principalement étudié comment la turbidité évoluait en fonction de différentes charges, avec des mesures effectuées dans une solution homogène. Sur ce point, le dispositif de la colonne de filtration diffère, car il y a peu de chances pour que la suspension soit homogène (reste à tester). Par conséquent notre équation modèle ne serait pas adaptée à des mesures dans des conditions non homogènes. Cependant, il est possible qu’on puisse considérer la suspension comme homogène lorsque l’hélice de remise en suspension est en route, en particulier vu que les charges ajoutées dans le dispositif sont petites (à tester).
D’un autre côté, notre équation-modèle est uniquement adaptée à un type de suspension : avec le sédiment de Limagnes. Il faudrait donc envisager d'établir une équation de régression pour chaque sédiment à filtrer.
Enfin, il faudrait adapter le système/code et déterminer comment savoir quand remettre en suspension les particules en fonction de la turbidité mesurée (possibles automatisation du programme entre autres).
#### **VI. Poster**
##### **[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-05/poster-turbococco3.png)**
#### **VII. Remerciements**
Nous tenons à remercier vivement Fabrice Minoletti pour son aide et sa disponibilité tout au long de ce projet. Merci également à Loïc Labrousse de nous avoir accompagné dans la mise en place et l’analyse de nos résultats, ainsi qu’à Pierre Théry, sans qui nous n’aurions pas pu mener à bien toute la partie technique de TurboCocco.
---
#### **Bibliographie :**
1. Projet TurboCocco 2021-2022 : [https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/wiki/doku.php?id=wiki:projet:turbococo\_arthur\_manon\_elise#dokuwiki\_\_top](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/wiki/doku.php?id=wiki:projet:turbococo_arthur_manon_elise#dokuwiki__top)
2. Projet TurboCocco 2022-2023 : [https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/books/projets-due-2022-2023/page/turbococco-v2](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/books/projets-due-2022-2023/page/turbococco-v2)
3. Comment mesurer la turbidité en labo ? : [https://kalstein.eu/comment-mesure-t-on-la-turbidite-en-laboratoire/](https://kalstein.eu/comment-mesure-t-on-la-turbidite-en-laboratoire/)
4. Capteur de turbidité : [https://wiki.dfrobot.com/Turbidity\_sensor\_SKU\_\_SEN0189](https://wiki.dfrobot.com/Turbidity_sensor_SKU__SEN0189)
5. Lien avec référence du capteur + vidéo explicative du fonctionnement : [https://www.dfrobot.com/product-1394.html](https://www.dfrobot.com/product-1394.html)
6. DIY Turbidity Meter using Turbidity Sensor & Arduino : [https://how2electronics.com/diy-turbidity-meter-using-turbidity-sensor-arduino/](https://how2electronics.com/diy-turbidity-meter-using-turbidity-sensor-arduino/)
7. Ecran LCD avec Arduino : [https://docs.arduino.cc/learn/electronics/lcd-displays/?\_gl=1\*1w37mui\*\_ga\*NDQ0ODIxMjg0LjE3MDY4Nzc5NDM.\*\_ga\_NEXN8H46L5\*MTcwNjk1Nzk3Mi4zLjEuMTcwNjk1Nzk5OC4wLjAuMA..\*\_fplc\*Zk51eHJHaXZxM2tLSzQlMkYzczMzS1B6Wm5uZnZpSFh6Nk4xUzdsZUI3STZIUmdmOWF2JTJCb25IMSUyQkZiY0x0aGdpUUpXUmk5T0dwcTZ3a2dSOUxDWmJqR3pMcms4UXFFQ1F5VjhvUmxYUjkyTkRydXdLblZtOVVnTXFkTXpYTnpnJTNEJTNE](https://docs.arduino.cc/learn/electronics/lcd-displays/?_gl=1*1w37mui*_ga*NDQ0ODIxMjg0LjE3MDY4Nzc5NDM.*_ga_NEXN8H46L5*MTcwNjk1Nzk3Mi4zLjEuMTcwNjk1Nzk5OC4wLjAuMA..*_fplc*Zk51eHJHaXZxM2tLSzQlMkYzczMzS1B6Wm5uZnZpSFh6Nk4xUzdsZUI3STZIUmdmOWF2JTJCb25IMSUyQkZiY0x0aGdpUUpXUmk5T0dwcTZ3a2dSOUxDWmJqR3pMcms4UXFFQ1F5VjhvUmxYUjkyTkRydXdLblZtOVVnTXFkTXpYTnpnJTNEJTNE)
8. Cours Arduino : [https://arduino.developpez.com/tutoriels/cours-complet-arduino/](https://arduino.developpez.com/tutoriels/cours-complet-arduino/)
9. Programmation : [https://arduino.developpez.com/tutoriels/cours-complet-arduino/?page=programmer-arduino](https://arduino.developpez.com/tutoriels/cours-complet-arduino/?page=programmer-arduino)
10. Liste de tous les éléments de syntaxe Arduino : [https://www.arduino.cc/reference/fr/](https://www.arduino.cc/reference/fr/)
11. Bibliothèque Arduino : [https://www.arduino.cc/reference/en/libraries/](https://www.arduino.cc/reference/en/libraries/)
12. Statistiques et Modélisation de L3 : *LU3SV614* Cours Correlation/Regression - Lorette NOIRET et Dominique LAMY
# Pockmarks - Adele GIOBBINI et Audrey ROUCHON
##### **Coordonnées :**
Projet de Matéo Françoise, conduit par Adèle Giobbini et Audrey Rouchon, en collaboration entre le FabLab de Biologie-Chimie et le FabLab de Géosciences.
Adele Giobbini :
Audrey Rouchon :
##### **Mission :**
Au cours de ce projet FabLab, il nous a été demandé de recréer un modèle analogue aux Pockmarks, faisable en laboratoire pour le présenter lors d’un TP-TD de L1.
Un modèle analogique est un mopdèle physique, qui a une fonction explicative et qui permet aussi de prédire le processus naturel. C’est donc une substitution de la réalité, une représentation simplifiée du processus afin de le décrire.
Un pockmark est une dépression, une sorte de cratère qui se forme au fond des océans lorsque du gaz (du méthane) remonte à la surface des sédiments. Il existe deux types de pockmarks : le premier type est causé par la décomposition de la matière organique par des bactéries anaérobies; le deuxième type est causé par la déstabilisation des hydrates de méthane. En effet, il arrive que des hydrates de méthane, un composé solide résultant de la cristallisation de méthane et d’eau, se forment dans les sédiments marins, recoupant les strates. Lorsque ces hydrates de méthane sont stables, ils restent solides. Mais, suite à un changement de pression, ceux-ci libèrent le méthane « piégé » dans une cage de glace, qui remonte dans les sédiments, formant des « pockmarks ».
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-05/img-1533.jpeg)
Schéma d’un hydrate de méthane, aussi appelé clathrate de part sa forme quadrillée et « cage ». [https://acces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/CCCIC/ressources/litho\_point4](https://acces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/CCCIC/ressources/litho_point4)
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-05/img-1538.jpeg)
Profil sismique du lac Baikal, Sibérie. La BGHSZ (Base of the gas hydrates occurrence zone) observée est le niveau présentant des hydrates de gaz (Baptist et al., 2002). On voit qu’elle recoupe les sédiments.
##### **Méthodologie :**
Pour cela, nous avons effectué des expériences ayant pour but de mimer cette remontée de gaz dans les sédiments. Nous avons testé plusieurs configurations pour arriver à obtenir des pockmarks : pour les gaz, nous avons utilisé une mélange effervescent, c’est-à-dire un mélange de carbonate de potassium (K2CO3) et d’acide citrique (C6H8O7). Pour avoir un résultat avec un pH neutre, nous avons calculé le coefficient stœchiométrique : la masse molaire de l’acide citrique est de 176 g/mol et la masse molaire du carbonate de potassium est de 138 g/mol. Il y a environ un facteur de 0,8 : nous avons donc mis 1 gramme d’acide citrique pour 0,8 gramme de carbonate de potassium.
Pour le sédiment marin, nous avons utilisé dans un premier temps uniquement du sable, puis nous avons mélangé du sable et de l’argile verte.
Nous avons effectué 27 expériences. Les expériences 11 à 27 ont été effectuées de la même façon, en faisant varier un facteur : la quantité de sédiment. Nous avons utilisé lors de ces expériences :
- béchers
- cristallisoir
- acide citrique (3,84g) (broyé)
- carbonate de potassium (4g) (broyé)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable
- argile verte (illite)
- seringue de 60 mL
- trépied
- règle papier
- maryse
D’un côté, nous avons mélangé l’acide citrique et le carbonate de calcium pour faire un mélange effervescent. D’un autre côté, nous avons mélangé du sable et de l’argile verte.
Nous avons tapissé le fond du cristallisoir avec le mélange effervescent, mélangé avec un peu de sable et d’argile. Puis, nous avons versé la fin du mélange sable et argile pour mimer les sédiments. Enfin, pour activer la réaction effervescente, nous avons ajouter un volume variable d’eau, versé à la seringue.
La réaction a été filmée pour chaque expérience à l’aide d’un trépied et d’un téléphone.
Pour chaque expérience, lorsque nous avons obtenu des pockmarks, nous avons pu calculer le diamètre de chaque pockmark, puis le diamètre moyen par expérience. Nous avons aussi calculer le diamètre moyen d’une image de pockmarks de la Mer Morte, que nous avons comparé à nos expériences.
##### **Principe :**
Lorsque l’eau entre en contact avec le mélange effervescent, du gaz, ici du CO2, est libéré. Celui-ci remonte dans le mélange sable-argile (dans les sédiments). Lorsqu’il atteint la surface, il déplace des sédiments, laissant ainsi un « cratère », un pockmark. Pour que ce pockmark reste en place et soit défini, nous avons mélangé de l’argile et du sable : le sable permet une certaine perméabilité (pour que l’eau et l’air circulent), et l’argile permet de maintenir en place le pockmark (sans argile, le pockmark se refermait instantanément).
Dans la nature, le principe est différent : le gaz libéré est du méthane (CH4) et ce n’est pas l’eau qui active la réaction.
##### **Résultats et problèmes:**
Nous avons réussi à obtenir des pockmarks ! Chaque vidéo d’expérience a été mise sur un Google Photo, accessible grâce à ce lien : [https://photos.app.goo.gl/Ua3B5z9h9E5kqokC9](https://photos.app.goo.gl/Ua3B5z9h9E5kqokC9)
| Expérience | Diamètre moyen (en mm) sauf dernière ligne en m
| Densité (mm2) sauf dernière ligne en m2
| Densité en pourcentage |
| 1
| -
| - | -
|
| 2 | -
| - | -
|
| 3 | -
| - | -
|
| 4 | -
| - | -
|
| 5 | -
| - | -
|
| 6 | 8
| 50,3 | 0,89%
|
| 7 | 5,125
| 93,65 | 1,65%
|
| 8 | 6,1
| 246,83 | 4,35%
|
| 9 | -
| -
| -
|
| 10 | 4,75
| 269,95
| 4,76%
|
| 11 | 5,83
| 85,02
| 1,5%
|
| 12 | 6
| 195,48
| 3,52%
|
| 13 | 5,267
| 65,68
| 1,16%
|
| 14 | 5,48
| 144,22
| 2,54%
|
| 15 | 4,01
| 156,36
| 2,755%
|
| 16 | 4,625
| 141,61
| 2,49%
|
| 17 | 5,2
| 133,3
| 2,35% |
| 18 | 4,9
| 94,42 | 1,66% |
| 19 | -
| - | - |
| 20 | -
| - | - |
| 21 | 4,7
| 124,97 | 1,76% |
| 22 | 5
| 39,26 | 0,55% |
| 23 | 4,39
| 145,09 | 2,05% |
| 24 | 5,1
| 170,6 | 2,41% |
| 25 | 5
| 19,63 | 0,28% |
| 26 | 5
| 100,13 | 1,41% |
| 27 | 5,5
| 169,05 | 2,39% |
| Pockmarks naturels | 5,85
| 1105,56
| 4,04%
|
**Détail des expériences** :
1 : 8g de carbonate de potassium pour 10g d’acide citrique + quantité non définie de sable. Eau versée au bécher.
2 : 4g de carbonate de potassium pour 10g d’acide citrique + quantité non définie de sable « kinétique ». Eau versée au bécher modifié (cf annexe).
3 : 0,8g de carbonate de potassium pour 1g d’acide citrique + quantité non définie de sable. Eau versée au bécher.
4 : 0,8g de carbonate de potassium pour 1g d’acide citrique + 42g d’argile et 84g de sable. Eau versée à la seringue.
5 : 1g de carbonate de potassium pour 0,96g d’acide citrique + 50g d’argile et 100g de sable humide. Eau versée à la seringue.
6 : 2g de carbonate de potassium pour 1,92g d’acide citrique + 50g d’argile et 75g de sable. Eau versée à la seringue.
7 : 2g de carbonate de potassium pour 1,92g d’acide citrique + 50g d’argile et 100g de sable. Eau versée à la seringue.
8 : 2g de carbonate de potassium broyé pour 1,92g d’acide citrique broyé + 50g d’argile et 100g de sable. Eau versée à la seringue.
9 : 2g de carbonate de potassium broyé pour 1,92g d’acide citrique broyé + 25g d’argile et 100g de sable. Eau versée à la seringue.
10 : 2g de carbonate de potassium broyé pour 1,92g d’acide citrique broyé + 37,5g d’argile et 75g de sable. Eau versée à la seringue.
11 / 12 / 13 / 15 / 16 : 4g de carbonate de potassium broyé pour 3,84g d’acide citrique broyé + 37,5g d’argile et 75g de sable. Eau versée à la seringue.
14 : 4g de carbonate de potassium broyé pour 3,84g d’acide citrique broyé. Le mélange effervescent est mis au centre du cristallisoir + 37,5g d’argile et 75g de sable. Eau versée à la seringue.
17 : 4g de carbonate de potassium broyé pour 3,84g d’acide citrique broyé + 46,875g d’argile et 93,75g de sable. Eau versée à la seringue.
18 : 4g de carbonate de potassium broyé pour 3,84g d’acide citrique broyé + 28,125g d’argile et 56,25g de sable. Eau versée à la seringue.
19 : 4g de carbonate de potassium broyé pour 3,84g d’acide citrique broyé + 75g d’argile et 150g de sable. Eau versée à la seringue.
20 : pas d’effervescent + 37,5g d’argile et 75g de sable. Eau versée à la seringue.
Pour les expériences suivantes, nous avons utilisé un nouveau cristallisoir, un peu plus large.
21 : 4g de carbonate de potassium broyé pour 3,84g d’acide citrique broyé + 37,5g d’argile et 75g de sable. Eau versée à la seringue.
22 / 25: 4g de carbonate de potassium broyé pour 3,84g d’acide citrique broyé + 18,75g d’argile et 37,5g de sable. Eau versée à la seringue.
23 : 4g de carbonate de potassium broyé pour 3,84g d’acide citrique broyé + 37,5g d’argile et 75g de sable. Eau versée à la seringue.
24 : 4g de carbonate de potassium broyé pour 3,84g d’acide citrique broyé + 75g d’argile et 150g de sable. Eau versée à la seringue.
26 : 4g de carbonate de potassium broyé pour 3,84g d’acide citrique broyé + 28,125g d’argile et 56,25g de sable. Eau versée à la seringue.
27 : 4g de carbonate de potassium broyé pour 3,84g d’acide citrique broyé + 46,875g d’argile et 93,75g de sable. Eau versée à la seringue.
Lorsque l’on fait **varier les paramètres**, nous observons :
- Que du sable : les pockmarks se forment mais ne tiennent pas.
- Trop d’argile : si on met plus qu’un tier d’argile dans le sédiment, l’eau ne pénètre pas correctement et n’allait pas activer totalement la réaction effervescente, le gaz s’accumule et forme des gros cratères. Change le pH de la solution finale.
- Trop de sédiments : l’eau ne pénétrait pas correctement et n’allait pas activer totalement la réaction effervescente. De plus, l’eau pénétrait sur les côtés uniquement, et c’est donc ici que se formaient les pockmarks.
- Eau versée au bécher : remaniait le sédiment, et l’eau trouble ne permettait pas de voir les pockmarks.
- Trop d’effervescent : eau trouble et sédiments remanies.
- Pas assez de sédiments : sédiments remaniés et les pockmarks ne tenaient pas bien.
- Effervescent non broyés : les billes de carbonate et d’acide ne réagissaient pas totalement ensemble car elles n’entraient pas forcément en contact.
Nous avons rencontré quelques **problèmes** : nous n’avons pas vraiment réussi à obtenir un modèle analogique des pockmarks car nous n’avons trouvé que très peu de documentation sur la taille des pockmarks en fonction de la profondeur de sédiment au dessus de la couche d’hydrate de méthane (ou de matière organique selon le type).
Nous n’avons pas réussit à faire un modèle analogique : nous avons fait seulement une **maquette**.
Une maquette est une représentation partielle d’un phénomène réel, ne respectant pas les paramètres physico-chimiques et mécaniques. Elle reste utile car elle représente tout de même le phénomène naturel, mais de façon plus simple, surtout lorsque nous n’avons pas toutes les informations nécessaires au modèle analogique.
Pour que notre maquette soit modèle analogique, il aurait fallu :
- Même sédiment
- Même taille de couche d’eau au dessus du plancher océanique
- Même modalité de remontée de gaz
- Gaz sous la même profondeur de sédiment
- Même type de gaz
- Même paramètres physiques et chimiques (pression, température et salinité)
Nous avons tenté de trouver ces informations dans la **littérature**, transmise par M. Françoise, M. Poort et lors de nos propres recherches. Nous avons trouvé un seul article mentionnant la profondeur et la couche d’eau, mais celle ci était variable et nous n’avions pas trouvé le diamètre des pockmarks associé à une certaine profondeur.
Concernant le type de sédiment, il ne nous était pas possible d’aller chercher des sédiments de la Mer Morte, par exemple.
Cela aurait demandé du temps et de l’argent que nous n’avions pas.
Il était aussi compliqué de former en laboratoire une remonté de méthane : nous nous sommes rabattu sur du CO2.
Même si ce n’est pas un modèle analogique mais seulement une maquette, cela peut tout de même nous permettre de comprendre comment se forment les pockmarks, du moins de façon pédagogique.
De plus, nous avons vu qu’il était possible de **recycler** l’argile et le sable : il suffit de neutraliser la réaction pour se débarrasser de toute trace d’acide ou de base, de laisser décanter puis sécher le produit final (c’est-à-dire un mélange d’eau, d’argile et de sable). Le sable, plus dense que l’argile, se dépose en dessous de l’argile, créant une couche d’argile que nous pouvons récupérer et broyer à nouveau. Le sable, quant à lui, doit être lavé pour enlever les éventuels résidus d’argile, puis à nouveau séché pour être prêt à l’emploi.
Cette expérience FabLab nous a aussi permis d’apprendre plusieurs choses : cela nous a appris à réfléchir par nous même, et à inventer un protocole, au lieu d’en suivre un. Nous avons été poussées à trouver des solutions, par exemple ajouter de l’argile dans le sable, broyer le mélange effervescent pour que la réaction se fasse mieux, comment verser l’eau… Nous avons aussi appris que l’argile verte, l’illite, avait un pH basique (pH de 8-9) : cela explique donc que nous n’ayons pas un pH neutre, malgré le fait que le mélange effervescent l’était. Il serait donc peut être intéressant d’adapter la quantité de base (ici, le carbonate de calcium), en fonction de la quantité d’argile, pour pouvoir recycler correctement l’argile et le sable.
##### **Perspectives :**
S’il est nécessaire de faire un modèle analogique, il est possible de demander à un autre groupe de reprendre notre projet et de réfléchir au dimensionnement.
Notre maquette peut tout de même être utile et utilisée lors de la Fête de la Science ou éventuellement au cours d’un TD : il est simple à mettre en place, le matériel est facile d’accès (nous n’avons rien eu à commander) et peu coûteux.
Si un éventuel futur groupe arrive à faire un modèle analogique, celui-ci pourrait être utile pour les chercheurs travaillant sur les pockmarks ou les hydrates de méthanes.
#####
##### **Poster de fin de projet :**
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-05/img-1562.jpeg)
##### **Bibliographie : **
- Cathles, L. M., et al. « The Physics of Gas Chimney and Pockmark Formation, with Implications for Assessment of Seafloor Hazards and Gas Sequestration ». Marine and Petroleum Geology, vol. 27, no 1, janvier 2010, p. 82‑91.
- Colin, Florent. Caractérisation des systèmes gaz/hydrates de gaz de la Mer Noire par imagerie sismique haute résolution remorquée en fond de mer (SYSIF), Characterisation of free gas/gas hydrate systems in the Black Sea based on deep-towed high-resolution multichannel seismic imaging (SYSIF). 2020.
- Dubois, Stanislas F., et al. « Role of Pockmarks in Diversity and Species Assemblages of Coastal Macrobenthic Communities ». Marine Ecology Progress Series, vol. 529, juin 2015, p. 91‑105.
- Harrington, P. K. « Formation of Pockmarks by Pore-Water Escape ». Geo-Marine Letters, vol. 5, no 3, septembre 1985, p. 193‑97.
- Kelley, Joseph T., et al. « Giant Sea-Bed Pockmarks: Evidence for Gas Escape from Belfast Bay, Maine ». Geology, vol. 22, no 1, 1994, p. 59.
- Riboulot, V., et al. « Initiation of gas-hydrate pockmark in deep-water Nigeria: Geo-mechanical analysis and modelling ». Earth and Planetary Science Letters, vol. 434, janvier 2016, p. 252‑63.
- [https://acces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/CCCIC/ressources/litho\_point4](https://acces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/CCCIC/ressources/litho_point4)
- [https://fr.wikipedia.org/wiki/Pockmark](https://fr.wikipedia.org/wiki/Pockmark)
- [https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/hydrates-de-methane](https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/hydrates-de-methane)
- [https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/pockmark](https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/pockmark)
##### **Annexes: **
**26/01/2024 :**
Les pockmarks sont des cratères (dépressions) situées sur le fond marin, pouvant atteindre 350m de diamètre, 35m de profondeur et une densité de 160/km2 (Belfast Bay, Maine). Ils sont formés par l’échappement de fluides/ gaz naturel biogénique vers la surface, créant ainsi des cratères.
Matériel :
- cristallisoir
- bicarbonate de sodium NaHCO3
- acide (citrique ?) C6H8O7
- sable (pour sédiment effervescent)
- sable (+ argile) (pour fond marin)
- eau
Protocole :
Pour un kilogramme de sable effervescent :
- Dans un récipient, on mélange 100g d’acide citrique, 50g de bicarbonate de sodium et 850g de sable.
Pour le sable « fond marin »:
Nous allons tester différentes méthodes :
- du sable seul (de différentes granulométries)
- du sable fin avec de l’argile (nous testerons plusieurs proportions)
**Problème** : si le fond du cristallisoir est tapissé de sable effervescent, le gaz risque de s’échapper vers les bords du cristallisoir et ne formera pas de pockmarks. Pour remédier à cela, nous laisserons une bande de sable non effervescent tout autour du sable effervescent, pour contrer cet effet. Nous testerons plusieurs largeurs de bande.
Dans le cristallisoir, mettre 1 cm de sable effervescent (85% de sédiment, ici, le sable; 10% d’acide citrique et 5% de bicarbonate de soude) : en effet, la masse molaire de l’acide citrique est de 176,12 g/mol, et celle du bicarbonate de sodium est de 84 g/mol. On a donc presque un facteur de 1 à 2 (84 / 176,12 = 0,48), donc il faut presque deux fois plus de masse d’acide citrique que de bicarbonate de sodium pour respecter les coefficients molaires de la réaction acido-basique.
- NaHCO3 + R-COOH  **CO2** + H2O + RCOO− + Na+
On observe donc une libération de CO2, qui permet de reconstituer la libération de gaz, nécessaire à la formation des PockMarks.
Puis, mettre 3 cm de sable fin (pour reconstituer le fond marin).
Enfin, recouvrir d’eau.
**Problème** : pour filmer, toujours à la même hauteur et au même angle, il nous faut un trépied.
**02/02/2024 :**
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/6951cbd5-fa74-470a-872e-cf52cff3c1e0.jpeg)
[https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/pockmark](https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/pockmark)
A la place du bicarbonate de sodium, nous utilisons du carbonate de potassium (K2CO3). Cela change donc nos calculs car la masse molaire n’est pas la même :
Masse molaire du carbonate de potassium : rien<
Masse molaire de l’acide citrique : 176 g/mol
Il y a environ un facteur de 0,8 : nous avons donc mis 1 gramme d’acide citrique pour 0,8 gramme de carbonate de potassium pour respecter le coefficient stœchiométrique.
- Protocole :
Expérience : Pour cette **première** expérience, nous avons voulu tester si l’effervescent fonctionnait. Nous avons mélangé 8 grammes de carbonate de potassium et 10 grammes d’acide citrique. La réaction a fonctionné. Nous avons vérifié si tout l’acide avait été neutralisé, grâce au papier pH : affirmatif (pH de 6). Nous avons donc pu commencer l’expérience.
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir
- acide citrique
- carbonate de potassium
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- microbalance
- papier pH
- aluminium
- sable
Nous avons mis une couche de sable effervescent (un volume de mélange effervescent (acide citrique + carbonate de potassium) pour deux volumes de sable fin sec), puis une couche de sable fin sans mélange effervescent, que nous avons enfin recouvert d’eau :
[ ](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/6236b4ee-f980-481e-91f3-af27da018854.jpeg)[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/d1b655d2-4f42-44fe-944c-e52b3663c408.jpeg)
Mélange effervescent + sable. Couche de sable effervescent + grosse couche de sable fin.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/3ee98d6b-e358-4334-9df3-ea22a45ecf38.png)
On voit que ça efferve.
Nous avons pu voir du **positif** :
- nous avons mis de l’effervescent sur tout le fond du cristallisoir et l’air ne s’est pas échappé sur les cotés
- L’air s’est bien échappé et est remonté à travers les sédiments
- à la fin de l’expérience, nous avons testé le pH : l’acide a bien été neutralisé car le pH était de 6. Cela signifie une que le sable, une fois séché, pourra être réutilisé pour cette expérience.
Nous avons rencontrer certains **problèmes** :
- comment verser l’eau ?
- comment faire pour que l’eau ne soit pas trouble ?
- Sûrement trop de mélange effervescent
- pas vraiment de formation de pockmarks (certains petits « cratères »)
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/766b59a0-dc1a-4325-b7ce-76c1bc2b6fe5.jpeg)
Remontée d’une bulle.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/67c6e917-af7d-4542-819a-7568a21b7b09.jpeg)
Vers la fin de la réaction effervescente, nous pouvons observer des marques à la surface du sédiment.
**9/02/2024 :**
Le sable que nous avions laissé à sécher la semaine dernière est devenu un sable « kinétique » : les grains étaient cohésifs.
Nous avons donc essayé avec ce sable là, car un problème que nous avions pu rencontrer avec le sable fin était que celui ci s’affaissait tout de suite sans laisser de cratère visible.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/img-0865.jpeg)
Expérience : Pour cette **deuxième** expérience, nous avons mis moins d’effervescent car nous avions vu la semaine dernière que ça effervait trop. Nous avons mis 5g d’acide citrique et 4g de carbonate de potassium.
Nous avons mis du sable kinétique, dans l’espoir de pallier à l’effet d’effondrement.
Nous avons utilisé :
- béchers
- bécher avec du scotch (pour verser l’eau)
- cristallisoir
- acide citrique (5g)
- carbonate de potassium (4g)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable kinétique (recyclé de la semaine précédente)
Pour les problèmes de versement d’eau, nous avons essayé de fabriquer un arrosoir avec un bécher et du scotch.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/img-0869.jpeg)
Ça n’a pas vraiment fonctionné.
Nous avons réessayé avec des plus gros trous, et c’est le prototype que nous avons utilisé pour l’expérience 2.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/img-0871.jpeg)
Le versement était trop puissant et a remanié le sédiment : ça n’allait pas non plus.
Les résultats, autrement, étaient sensiblement similaires aux expériences de la semaine. L’effervescence était toujours trop forte et le sable ne gardait toujours pas les cratères.
**[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/img-0876.jpeg)**
Expérience : Pour cette **troisième** expérience, cette fois-ci avec du sable « normal » (non kinétique) qui avait été humidifié puis séché, mais qui était encore un peu humide ce qui fait qu’il était plus dense (on s’est dit que les cratères allaient peut être être plus visibles, mais surtout c’était plus pratique pour mieux répartir le mélange effervescent).
Nous avons mis encore moins d’effervescent : 1g d’acide citrique et 0,8g de carbonate de potassium.
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir
- acide citrique (1g)
- carbonate de potassium (0,8g)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable légèrement humide
Nous avons fait comme précédemment : nous avons mélangé le mélange effervescent avec du sable pour la partie inférieure puis nous avons recouvert d’une bonne couche de sable. Nous avons essayé une autre technique pour verser l’eau : juste le bréchet, sans scotch, mais très rapidement. Cela a un peu remanié les sédiments supérieurs, ils se sont redéposés ensuite de façon non uniforme : ce n’est pas une bonne technique non plus.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/img-0985.jpeg)[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/img-0986.jpeg)
Résultats : Comme précédemment, le sable ne tenait pas : les cratères ne se formaient pas. La forme que nous pouvons observer est due au versement de l’eau. Par contre, la dose d’effervescent était correcte. En effet, l’eau en surface était donc moins trouble et nous voyons mieux ce qu’ils se passait.
Nous avons essayé une autre fois de créer un arrosoir : ça ne coulait pas super bien mais il aurait pu être utile. Par contre…
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/img-0885.jpeg)
… nous l’avons cassé avant d’avoir pu le tester.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/img-0886.jpeg)
Nous avons donc abandonné l’idée arrosoir pour trouver des alternatives. Nous avons essayé avec une seringue et cela semble fonctionner plutôt bien.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/img-0991.jpeg)
Expérience : Pour cette **quatrième** expérience, nous avons cherché à trouver une alternative au sable uniquement : nous avons mélangé donc 1/3 d’argile (42g) avec 2/3 de sable (84g). Nous avons aussi mis le mélange effervescent juste au centre.
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir
- acide citrique
- carbonate de potassium
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable légèrement humide (84g)
- argile verte (illite) (42g)
- seringue
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/img-0881.jpeg)
Nous avons comme précédemment mis une couche de sable (ici mélangé à de l’argile) avec du mélange effervescent, puis une couche de sable- argile.
Cette fois ci, sûrement à cause du fait que nous avions mis l’effervescent majoritairement au centre, un cratère/ volcan a été créé !
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/img-0993.jpeg)[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/img-0994.jpeg)
On peut voir le cratère formé, qui n’est pas parfait mais c’est un début.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/img-0989.png)
L’argile permet de garder la forme du cratère, et l’eau pénètre tout de même. C’est peut être un peu trop impressionnant pour un pockmark.
**Problèmes** :
- il faut changer la dose de notre mélange effervescent car pas la bonne masse molaire
- Il faut trouver comment recycler le sable-argile
- notre modèle ne représente pas super bien la réalité car en réalité, les pockmarks sont plutôt des dépressions liées à l’affaissement du sédiment (car la glace fond et laisse un trou), et non pas des cratères.
- Il est difficile de mesurer le pH dans notre dernière expérience, l’eau de surface étant verte car mélangée à l’illite, le papier pH devient vert (il faudrait attendre plusieurs heure que l’argile sédimente: flemme).
**16/02/2024:**
Nous avons recalculé notre équation pour le mélange car nous avons changé de carbonate sans revérifier l’équation. Nous nous sommes rendu compte que les coefficients stœchiométriques avaient changé et qu’il fallait 3 moles de carbonate de potassium pour 2 moles d’acide citrique. Il faut donc mettre 0,96g d’acide pour 1g de carbonate, plutôt que 1g d’acide pour 0,8g de carbonate comme nous faisions précédemment.
3 K2CO3 + 2 C6H8O7 <-> 2 C6H5K3O7 + 3 H2O + 3 CO2
La masse molaire du carbonate de potassium est de 138,2 g/moles et celle de l’acide citrique est de de 192,1. Pour refaire l’équation en respectant les coefficients, il faut donc 414,6 grammes de carbonates et 384,2 d’acide, soit 1g de carbonate et 0,96 d’acide pour environ 2 grammes d’effervescent. Nous avons calculé pour 2 grammes d’effervescents car nous avons vu dans les expériences précédentes que c’était la quantité la plus adapté pour le moment.
Nous avons aussi lavé l’argile-sable de la semaine précédente, et comme le sable est plus gros et sédimente plus vite, nous avons pu faire un tri granulométrique à l’eau (malheureusement, nous n’avons pas pu conserver tout l’argile, uniquement l’argile de surface).
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/img-1001.jpeg)
Expérience : Pour cette **cinquième** expérience, nous allons donc utiliser ces nouvelles quantité pour le mélange effervescent, et garder la même proportion d’argile - sable (1/3 et 2/3). Nous allons cependant mettre du mélange effervescent partout sur le fond (et non pas que au centre). Nous avons utilisé 50g d’argile pour 100g de sable humide de la semaine précédente
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir
- acide citrique
- carbonate de potassium
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable légèrement humide (100g)
- argile verte (illite) (50g)
- seringue
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/img-1002.jpeg)
Mélange sable-argile : l’argile n’a pas été broyée assez finement, nous avons tout de même essayé comme car : mais le relief en lien avec la réaction a été quelque peu cachée par ces gros cailloux de surface.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/img-1004.jpeg)
La façon dont j’ai versé l’eau a aussi laissé une trace en surface : cette expérience n’a pas très bien fonctionné.
Il n’y a cette fois ci sûrement pas assez d’effervescent ou trop de sédiments : même si nous avons mis du mélange effervescent partout sur le fond, nous n’avons observé de cratère qu’au centre (2 cratères).
Nous avons utilisé un autre papier pH, qui, avec notre nouvelle équation, nous permet d’obtenir une réaction à pH 8 !
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/image0000001.jpeg)
A gauche, pH de l’acide citrique. Au centre, pH de l’expérience 5 (à la fin de l’expérience). A droite, pH du carbonate de potassium.
Pour régler le problème de l’argile, nous l’avons tamisée et nous avons re-broyé les gros cailloux. Nous avons aussi mélangé le reste d’argile de la semaine précédente à notre poudre d’argile (recyclage ou quoi).
Expérience : Pour cette **sixième** expérience, nous avons doublé les doses de mélange effervescent (2g de carbonate de potassium et 1,92g d’acide citrique).
Pour la partie inférieure, nous avons mélangé le mélange effervescent avec 25g de sable humide. Puis, nous avons mis 75g de sable sec et 50g d’argile pour la partie supérieure.
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir
- acide citrique (1,92g)
- carbonate de potassium (2g)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable légèrement humide
- sable sec
- argile verte (illite)
- seringue
Résultats : Nous avons eu un **problème** : sans l’argile, le sable humide a déjà réagit avec le mélange effervescent (car avant l’argile absorbait l’humidité).
Nous avons observé un seul cratère : cela est du peut être au fait que nous n’avions pas mis d’argile dans la couche inférieure et que donc une couche « de gaz » s’est formée entre nos deux couches.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/5155244f-7025-4d88-b357-7e16145ce036.jpeg)
Il serait peut être utile de **broyer** notre mélange effervescent : nous nous sommes rendu compte que toutes les billes de carbonate de potassium n’étaient pas en contact avec toutes les billes d’acide citrique, et que donc a la fin de notre réaction, lorsque nous mélangions, la réaction recommençait.
Nous avons eu un pockmark de diamètre moyen de 8mm.
Expérience : Pour cette **septième** expérience, nous avons utilisé uniquement du sable sec pour contrer l’effet de l’effervescent qui commençait avant avec le sable humide. Nous avons aussi mis de l’argile partout pout homogénéiser les deux couches et éviter qu’une couche de gaz se forme entre les deux. Nous avons mis 100g de sable sec et 50g d’argile. Nous en avons versé une petite partie pour faire le fond (avec des l’effervescent mélangé) puis le reste par dessus.
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir
- acide citrique (1,92g)
- carbonate de potassium (2g)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable sec (100g)
- argile verte (illite) (50g)
- seringue
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1009.jpeg)
On voit des pockmarks !
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/img-1015.png)
On a 5 pockmarks d’un diamètre moyen de 5,125 mm.
Nous avons toujours ce problème de gaz qui reste coincé, mais tout de même un peu moins.
Expérience : Pour cette **huitième** expérience, nous avons essayé de faire un réplicat de l’expérience précédente : même quantité de mélange effervescent (broyé au mortier), même quantité d’argile-sable, nous avons versé l’eau de la même façon.
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir
- acide citrique (1,92g) (broyé)
- carbonate de potassium (2g) (broyé)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable sec (100g)
- argile verte (illite) (50g)
- seringue
**Problèmes** : L’eau a eu du mal à descendre jusqu’au mélange effervescent et nous avons eu pas mal de gaz coincé : peut être utiliser moins d’argile la prochaine fois car cela fait une couche trop étanche, à la fois pour l’eau et pour le gaz.
Résultats : Nous avons tout de même eu quelques cratères au début, qui se sont vite transformés en un seul gros cratère à cause du gaz coincé.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/2b6796c5-cde7-4a4e-955f-6790c28a53a4.jpeg)[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-02/img-1018.jpeg)
On peut tout de même calculer le diamètre des pockmarks : il y en a 5 d’un diamètre moyen de 6,1mm.
**01/03/2024 :**
Nous avons réussi à récupérer le sable d’il y a 3 semaines (sable mélangé avec de l’argile avec l’argile qui a pu être extraite lors de la séance précédente):
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1001.jpeg)
Voici une comparaison entre nos pockmarks et les pockmarks trouvés dans la nature :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1111.jpeg)
Pockmarks de « Role of pockmarks in diversity and species assemblages of coastal macrobenthic communities » - Dubois et al. (2015).
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1014.png)
Photo des pockmarks que nous avons obtenus en laboratoire (expérience sept).
En arrivant au labo, nous avons mis a chauffer le mélange sable-argile de la séance précédente, pour essayer de récupérer l’argile sèche d’un coté, et le sable de l’autre.
Puis, nous avons re-broyé de l’argile.
Expérience : Pour cette **neuvième** expérience, nous avons utilisé 2g carbonate de potassium et 1,92 d’acide citrique.
Nous broyons aussi ce mélange effervescent pour l’homogénéiser (éviter que certains grains de carbonate de potassium et d’acide citrique ne se touchent pas).
Nous allons aussi essayer de mettre moins d’argile pour contrer la couche de gaz qui se forme : 25g d’argile pour 100g de sable.
Nous allons donc faire :
- une couche sable-argile-mélange effervescent broyé
- une couche sable-argile
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir
- acide citrique (1,92g) (broyé)
- carbonate de potassium (2g) (broyé)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable sec (100g)
- argile verte (illite) (25g)
- seringue
Nous avons donc fait mis ces deux couches dans un cristallisoir et nous avons versé l’eau avec la seringue.
Résultats : Les résultats n’étaient pas phénoménaux : nous n’avions pas assez d’argile pour que les pockmarks tiennent.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1340.jpeg)
**Problème** : plus assez d’argile. Les bulles n’étaient pas très fortes.
La réaction a été neutralisée.
Expérience : Pour cette **dixième** expérience, nous avons diminué de 25% les quantités de sédiment :
100g de sable -> 75g
50g d’argile -> 37,5g
Nous avons utilisé 2g de carbonate de potassium et 1,92g d’acide citrique.
Nous avons fait une couche sable-argile-effervescent et une autre couche plus épaisse sable-argile.
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir
- acide citrique (1,92g)
- carbonate de potassium (2g)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable sec (75g)
- argile verte (illite) (37,5g)
- seringue
Résultats : La quantité de sédiment nous semble plutôt correcte, le gaz restait moins coincé (il avait moins de trajet à remonter).
**Problème** : notre méthode pour verser l’eau fait arriver l’eau d’abord sur les cotés. C’est donc là que se sont formés les pockmarks (qui se sont donc formés plus vite car ils avaient moins de sédiment à remonter). L’eau ne descends pas jusqu’en bas.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1347.jpeg)[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1343.jpeg)
Il faut donc qu’on trouve un moyen pour que l’eau soit uniformément repartie.
Nous avons quand même eu des pockmarks, d’un diamètre moyen de 4,75mm.
La réaction a été neutralisée.
Expérience : Pour cette **onzième** expérience, nous avons mis 75g de sable et 37,5g d’argile. Nous avons mis cependant le double de l’effervescent. Nous avons aussi essayé de mieux verser l’eau avec la seringue.
(**Protocole témoin que nous utiliserons jusqu’à la fin des nos expériences**)
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir
- acide citrique (3,84g) (broyé)
- carbonate de potassium (4g) (broyé)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable sec (75g)
- argile verte (illite) (37,5g)
- seringue
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1348.jpeg)
Résultats : Nous avons réussi à obtenir de super pockmarks. **Problème** : L’eau ne s’est pas uniformément réparti (elle a atteint seulement le centre).
Nous avons eu 3 pockmarks d’un diamètre moyen de 5,83mm.
La réaction a bien été neutralisée (papier pH à 8).
Nous allons essayer de la refaire la semaine prochaine.
Nous avons aussi recyclé notre argile-sable. La mixture de la séance précédente que nous avions mis à sécher au « four » n’a pas vraiment bien séché : nous l’avons remélangé à notre mélange sable-argile de aujourd’hui.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1357.jpeg)
**08/03/2024 :**
En arrivant au FabLab de Géosciences, nous avons vu que l’argile et le sable que nous avions laissé sécher une semaine n’ont pas bien séché : nous avons mis à sécher au dessiccateur l’argile (pendant 2h à 75°C)
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1470.jpeg)
Aujourd’hui, nous allons essayer de refaire l’expérience 11.
Expérience : Pour cette **douzième** expérience, nous avons mis 75g de sable et 37,5g d’argile, avec un mélange effervescent à 4g de carbonate de potassium et 3,84g d’acide citrique. Nous avons utilisé une plus grande seringue (de 60mL). Nous avons aussi récupéré un trépied et une règle pour filmer et faire les mesures.
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir
- acide citrique (3,84g) (broyé)
- carbonate de potassium (4g) (broyé)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable séché recyclé de la semaine précédente (75g)
- argile verte (illite) (37,5g)
- seringue de 60 mL
- trépied
- règle papier
Nous avons broyé le mélange effervescent. Nous avons mis une couche de sédiment très fine (pour homogénéiser) puis une couche de sédiment mélangé avec du mélange effervescent, puis une couche de sédiment sans effervescent à nouveau et enfin de l’eau (autant d’eau que de sédiment).
Résultats :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1476.jpeg)[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1477.jpeg)
Sable qui commence à être mouillé par l’eau : les pockmarks commencent à apparaître.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/bc1eeeea-4f74-4c23-a593-01ebd65cd138.jpeg)[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/4d096462-0724-4577-9b43-68f3493f80d5.jpeg)
Les pockmarks de l’expérience douze après avoir enlevé l’eau.
Nous avons eu 7 pockmarks d’un diamètre moyen de 6mm.
**Problème** : L’eau a eu du mal à atteindre le sédiment car nous l’avions un peu tassé (pour mimer le poids de l’eau mais fail un peu).
Nous avons mesuré le pH : la réaction a été neutralisée.
Expérience : Pour cette **treizième** expérience, nous avons essayé de faire la même chose mais en tassant moins le sédiment.
Nous avons mis 75g de sable et 37,5g d’argile, avec un mélange effervescent à 4g de carbonate de potassium et 3,84g d’acide citrique.
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir
- acide citrique (3,84g) (broyé)
- carbonate de potassium (4g) (broyé)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable séché recyclé de la semaine précédente (75g)
- argile verte (illite) (37,5g)
- seringue de 60 mL
- trépied
- règle papier
Nous avons broyé le mélange effervescent. Nous avons mis une couche de sédiment très fine (pour homogénéiser) puis une couche de sédiment mélangé avec du mélange effervescent, puis une couche de sédiment sans effervescent à nouveau et enfin de l’eau (autant d’eau que de sédiment).
Résultats :
**Problème** : Cette fois ci, l’eau s’est mal répartie : l’eau va d’abord sur les cotés et donc c’est là que les pockmarks se sont formés.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/8b1f837b-acbc-4571-98af-fdadd8ddbd66.jpeg)
Pockmarks de l’expérience 13 : les pockmarks sont sur le coté.
Nous avons eu 3 pockmarks d’un diamètre moyen de 5,267mm.
Pour cette **quatorzième** expérience, nous avons mis l’effervescent au centre, pour éviter les pockmarks sur les cotés (sur les cotés, ils sont trop écrasés et donc mesurer leur diamètre est compliqué. Nous avons broyé le mélange effervescent. Nous avons mis une couche de sédiment très fine (pour homogénéiser) puis une couche de sédiment mélangé avec du mélange effervescent (au centre) et du mélange sable-argile sur le pourtour, puis une couche de sédiment sans effervescent à nouveau et enfin de l’eau (autant d’eau que de sédiment).
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir
- acide citrique (3,84g) (broyé)
- carbonate de potassium (4g) (broyé)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable séché recyclé de la semaine précédente (75g)
- argile verte (illite) (37,5g)
- seringue de 60 mL
- trépied
- règle papier
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1481.jpeg)
Mélange sable+argile+mélange effervescent au centre et sable+argile sur le pourtour.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1495.jpeg)
Nous avons moins tassé, mais l’eau à toujours eu du mal à aller jusqu’en bas. On observe des pockmarks sur les cotés tout le même.
Il y a 6 pockmarks d’un diamètre moyen de 5,48mm.
La réaction a été neutralisée (à peu près).
Une fois retournées au FabLab de Géosciences, nous avons pu retrouver l’argile que nous avons laissé 3h au dessiccateur à 75°C.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1487.jpeg)
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1491.jpeg)
L’argile est - presque - pure : nous pouvons donc la réutiliser. Il reste à nettoyer l’eau.
**15/03/2024 : **
Nous avons commencé par aller au FabLab de Géosciences pour voir si le mélange argile-sable avait séché. Et en effet, nous avons pu retirer l’argile qui s’est décollée du sable.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/b0b11439-dc53-4c83-946e-bc7a6e3624a3.jpeg)
Nous l’avons ensuite mélangé à l’argile que nous avions aussi récupéré en la dessicant la semaine dernière et nous les avons broyé pour retrouvé de l’argile prête à l’emploi !
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/b359d9f7-f77b-4eab-8f6c-d2dbd62c611e.jpeg)
Puis, nous avons lavé le sable (dans lequel il restait un tout petit peu d’argile, mais qui n’était pas réutilisable) et laissé à sécher. Nous pouvons donc ainsi réutiliser le sable.
Ensuite, nous nous sommes rendues au FabLab de Biologie, nous nous avons assemblé le trépied pour filmer les expériences. Pour toujours filmer nos expériences sous le même angle, nous avons préparé un repère en plastique, avec deux cercles pour les pieds du trépied, et un grand pour le cristallisoir. En effet, la semaine passée, de l’eau était tombée sur notre repère en papier, et l’avait déformé. Afin d’éviter de nouveau de problème, nous en avons fait un en plastique. [](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1542.jpeg)[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1546.jpeg)
Nous pouvons passer à une nouvelles expérience, où nous allons reproduire les expériences de la semaine dernière pour avoir des replicas pour ensuite étudier le diamètre des pockmarks. Nous allons calculer le diamètre en fonction de la hauteur de sédiment.
Pour cette **quinzième** expérience, nous utilisons de d’argile recyclée et du sable (non recyclé). Nous avons broyé le mélange effervescent. Nous avons mis une couche de sédiment très fine (pour homogénéiser) puis une couche de sédiment mélangé avec du mélange effervescent, et enfin une couche de sédiment sans effervescent. Nous avons ajouté de l’eau avec la seringue (autant d’eau que de sédiment).
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir
- acide citrique (3,84g) (broyé)
- carbonate de potassium (4g) (broyé)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable (75g)
- argile verte recyclée des séances précédentes (illite) (37,5g)
- seringue de 60 mL
- trépied
- règle papier
Notre sédiment fait **1,5 cm** de haut environ. Nous avons essayé de mettre autant d’eau que de sédiment. Mais le **problème** est que l’eau a toujours du mal à infiltrer correctement le sédiment et la réaction n’a pas pu se faire entièrement. [](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/9eec220a-4912-40d5-9c41-01fe6863e1ec.jpeg)[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/3010dd26-69b8-45b5-a467-a74adb3a5fde.jpeg)
Les pockmarks sont un peu flous mais nous en avons eu beaucoup.
Nous observons 9 pockmarks d’un diamètre moyen de **4,01**mm.
Expérience : Pour cette **seizième** expérience, nous utilisons de d’argile recyclée et du sable (non recyclé). Nous avons broyé le mélange effervescent. Nous avons mis une couche de sédiment très fine (pour homogénéiser) puis une couche de sédiment mélangé avec du mélange effervescent et enfin une couche de sédiment sans effervescent. Nous avons ajouté de l’eau avec la seringue (autant d’eau que de sédiment).
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir
- acide citrique (3,84g) (broyé)
- carbonate de potassium (4g) (broyé)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable (75g)
- argile verte recyclée des séances précédentes (illite) (37,5g)
- seringue de 60 mL
- trépied
- règle papier
- maryse
Nous avons eu l'idée d'utiliser désormais une maryse pour vider et nettoyer les béchers et le cristallisoir lors de nos expériences. En effet, le sable rayait fortement les verreries et produisait un bruit très désagréable. Nous avons fait exactement la même expérience que précédemment.
Résultats : Le sédiment était aussi aux alentours de **1,5 - 1,6 cm**.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/e7cde5f8-7f6b-469c-9b2f-7ef1fe6b6db8.jpeg)
Nous observons 8 pockmarks d’un diamètre moyen de **4,625**mm.
Avec nos diverses photos, nous pouvons maintenant calculer le diamètre et la densité des pockmarks.
Nous avons pu voir que les expériences 1, 2, 3, 4, 5, et 9 ne sont pas exploitables.
En revanche, les **6, 7, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16** sont exploitables pour mesurer et observer des pockmarks !
De plus, les expériences 11, 12, 13, 14 et 15 ont été effectuées avec le même protocole.
**22/03/2024 :**
Nous avons commencé par vider l'eau stagnante au dessus de notre mélange sable-argile, afin que celui-ci soit sec pour la prochaine semaine. Nous avons ensuite mis à sécher notre argile que nous avons fait décanter, sans sable, dans le dessiccateur à 75°C pour 3 heures.
Nous sommes ensuite passées aux **calculs** de proportion de pockmarks par rapport à la surface totale du cristallisoir. Le cristallisoir ayant un diamètre de 8,5 cm, son rayon est de 4,25 cm ou 42,5 mm. Nous avons aussi mesuré les diamètres des pockmarks, ainsi que leur diamètre moyen.
Son aire est donc égale à (42,5)²\*π = **5674,5mm²**
Calculs proportion expérience 6 :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1187.jpeg)
Un seul pockmarks de 8mm de diamètre, avec un diamètre moyen de **8**mm :
4²\*π= 50,3mm²
50,3/5674,5\*100= **0,89%** de surface couverte par les pockmarks pour l'expérience 6.
Aire moyenne des pockmarks : **50,3** mm²
Calculs proportion expérience 7 :
*[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1188.jpeg)*
Quatre pockmarks de 3, 8, 4, et 5.5 mm de diamètre, avec un diamètre moyen de **5,125**mm :
1->1.5²\*π= 7mm²
2->4²\*π= 50.3mm²
3->2²\*π= 12.6mm²
4->2,75²\*π= 23.75mm²
7+50.3+12.6+23.75=93.65mm² de pockmarks.
93.65/5674.5\*100= **1.65%** de surface occupée par les pockmarks.
Aire moyenne des pockmarks : 93.65/4 = **23,41** mm²
Calculs proportion expérience 8 :
*[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1190.jpeg)*
Cinq pockmarks de 9, 4, 7, 11.5, et 6 mm de diamètre, avec un diamètre moyen de **6,1** mm :
1->4.5²\*π= 63.61mm²
2->2²\*π= 12.6mm²
3->3.5²\*π= 38.48mm²
4->5.75²\*π= 103.87mm²
5->3²\*π= 28.27mm²
63.61+12.6+38.48+103.87+28.27=246.83mm² de pockmarks.
246.83/5674.5\*100= **4.35%** de surface occupée par les pockmarks.
Aire moyenne des pockmarks : 246,83/5 = **49,37**mm²
Calculs proportion expérience 10 :
*[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1191.jpeg)*
Dix pockmarks de 5, 5, 5, 6, 6, 4, 4, 4.5, et 7mm de diamètre et un avec une forme particulière ressemblant à un rectangle de 15\*5 mm de coté. Le diamètre moyen des pockmarks est d’environ **4,75**mm.
1->2,5²\*π= 19.63mm²
2->2,5²\*π= 19.63mm²
3->2,5²\*π= 19.63mm²
4->3²\*π= 28.27mm²
5->3²\*π= 28.27mm²
6->2²\*π=12.57mm²
7->2²\*π=12.57mm²
8->2.25²\*π=15.90mm²
9->3.5²\*π=38.48mm²
10->15\*5=75mm² car respecte plus la forme d'un rectangle.
19.63+19.63+19.63+28.27+28.27+12.57+12.57+15.90+38.48+75=269.95mm² de pockmarks.
269.95/5674.5\*100= **4.76%** de surface occupée par les pockmarks.
Aire moyenne des pockmarks : 269,95/10 = **26,995** mm²
Calculs proportion expérience 11 :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1192.jpeg)
Il y a 3 pockmarks de 4, 6, et 7.5 mm de diamètre, d’un diamètre moyen de 5,83mm :
1 -> 2²\*π = 12,57 mm²
2 -> 3²\*π = 28,27 mm²
3 -> 3,75²\*π = 44,18 mm²
12,57 + 28,27 + 44,18 = 85,02 mm²
85,02/5674,5 \* 100 = **1,5 %** de surface occupée par les pockmarks.
Aire moyenne des pockmarks : 85,02/3 = 28,34 mm²
Calculs proportion expérience 12 :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1193.jpeg)
Il y a 7 pockmarks de 6, 6, 7, 5.5, 5.5, 5.5, et 6.5 mm de diamètre, d’un diamètre moyen de 6mm :
1 -> 3²\*π = 28,27 mm²
2 -> 3²\*π = 28,27 mm²
3 -> 3,5²\*π = 38,48 mm²
4 -> 2,75²\*π = 23,76 mm²
5 -> 2,75²\*π = 23,76 mm²
6 -> 3,25²\*π = 33,18 mm²
7 -> 2,75²\*π = 23,76 mm²
28,27 + 28,27 + 38,48 + 23,76 + 23,76 + 33,18 + 23,76 = 199,48 mm²
199,48/5674,5 \* 100 = **3,52 %** de surface occupée par les pockmarks.
Aire moyenne des pockmarks : 199,48/7 = 28,49 mm²
Calculs proportion expérience 13 :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1194.jpeg)
Il y a 3 pockmarks de 5, 5, 5.8 mm de diamètre, d’un diamètre moyen de **5,267** mm :
1 -> 8,5²\*π = 19,63 mm²
2 -> 2,5²\*π = 19,63 mm²
3 -> 2,9²\*π = 26,42 mm²
19,63 + 19,63 + 26,42 = 65,68 mm²
65,68/5674,5 \* 100 = **1,16 %** de surface occupée par les pockmarks.
Aire moyenne des pockmarks : 65,68/3 = 21,89 mm²
Calculs proportion expérience 14 :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1195.jpeg)
Il y a 6 pockmarks de 4.7, 5.2, 5.5, 5.5, 5, et 7 mm de diamètre, avec un diamètre moyen de **5,48**mm:
1 -> 2,35²\*π = 17,35 mm²
2 -> 2,6²\*π = 21,24 mm²
3 -> 2,75²\*π = 23,76 mm²
4 -> 2,75²\*π = 23,76 mm²
5 -> 2,5²\*π = 19,63 mm²
6 -> 3,5²\*π = 38,48 mm²
17,35 + 21,24 + 23,76 + 23,76 + 19,63 + 38,48 = 144,22 mm²
144,22/ 5674,5 \* 100 = **2,54 %** de surface occupée par les pockmarks.
Aire moyenne des pockmarks : 144,22/6 = 24,03 mm²
Calculs proportions expérience 15 :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1196.jpeg)
Il y a 9 pockmarks de 2.7, 4, 4.5, 2.5, 6, 5.5, 5.6, 4.8, et un pockmark rectangulaire de 7,5x3 mm. Ils ont un diamètre moyen de **4,01**mm :
1 -> 1,35²\*π = 5,73 mm²
2 -> 2²\*π = 12,57 mm²
3 -> 2,25²\*π = 15,9 mm²
4 -> 1,25²\*π = 4,91 mm²
5 -> 3²\*π = 28,27 mm²
6 -> 2,75²\*π = 23,76 mm²
7 -> 2,8²\*π = 24,63 mm²
8 -> 2,4²\*π = 18,09 mm²
9 -> 7,5\*3 = 22,5 mm²
5,73 + 12,57 + 15,9 + 4,91 + 28,27 + 23,76 + 24,63 + 18,09 + 22,5 = 156,36 mm²
156,36/5674,5 \* 100 = **2,755 %** de surface occupée par les pockmarks.
Aire moyenne des pockmarks : 156,36/9 = 17,37 mm²
Diamètre moyen des pockmarks : 3,956
Calculs proportion expérience 16 :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1197.jpeg)
Il y a 8 pockmarks de 5, 3, 4, 6.9, 5, 3.8, 4.5 et 4.8 mm de diamètre, d’un diamètre moyen de **4,625**mm :
1 -> 2,5²\*π = 19,63 mm²
2 -> 1,5²\*π = 7,06 mm²
3 -> 2²\*π = 12,57 mm²
4 -> 3,45²\*π = 37,39 mm²
5 -> 2,5²\*π = 19,63 mm²
6 -> 1,9²\*π = 11,34 mm²
7 -> 2,25²\*π = 15,9 mm²
8 -> 2,4²\*π = 18,09 mm²
19,63 + 7,06 + 12,57 + 37,39 + 19,63 + 11,34 + 15,9 + 18,09 = 141,61 mm²
141,61/5674,5 \* 100 = **2,49 %** de surface occupée par les pockmarks.
Aire moyenne des pockmarks : 141,61/8 = 17,7
Diamètre moyen des pockmarks : 4,74 mm
Nous obtenons un diamètre moyen de pockmarks de 5,798mm.
Nous avons ensuite voulu comparer ces données avec des données de la littérature :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1199.jpeg)
##### « Role of pockmarks in diversity and species assemblages of coastal macrobenthic communities » - Dubois et al. (2015).
Nous avons utilisé une image de pockmarks de Dubois et al. 2015, et nous avons utilisé la même méthode que pour nos expériences.
Le carré que nous avons sélectionné fait 171x160 m = 27 360 m²
Il y a 34 pockmarks, d’un diamètre moyen de **5,85** m :
1 -> 7m -> 38,48m²
2-> 5,5m -> 23,76m²
3-> 2,5m -> 4,91m²
4-> 2,5m -> 4,91m²
5-> 4m -> 12,57m²
6-> 11m -> 95,03m²
7-> 4m -> 12,57m²
8-> 6,2m -> 30,19m²
9-> 3,5m -> 9,62m²
10-> 6,5m -> 33,18m²
11-> 6,5m -> 33,18m²
12-> 8m -> 50,3m²
13-> 4,5m -> 13,9m²
14-> 7m -> 38,48m²
15-> 7,5m -> 44,18m²
16-> 7m -> 38,48m²
17-> 6,5m -> 33,18m²
18-> 8m -> 50,3m²
19-> 6,5m -> 33,18m²
20-> 6,2m -> 33,18m²
21-> 3m -> 7,06m²
22-> 7m -> 38,48m²
23-> 4,5m -> 15,9m²
24-> 7m -> 38,48m²
25-> 9m -> 63,62m²
26-> 8m -> 50,3m²
27-> 4,5m -> 15,9m²
28-> 4,5m -> 15,9m²
29-> 5,5m -> 23,76m²
30-> 5,5m -> 23,76m²
31-> 10m -> 78,53m²
32-> 5,5m -> 23,76m²
33-> 6m -> 28,27m²
34-> 13m -> 137,73m²
La surface recouverte de pockmarks est de 1105,56m².
1105,[56/27 360](tel:56/27%20360) \* 100 = **4,04%** de surface occupée par les pockmarks.
On peut voir qu’on est un peu dans les mêmes ordres de grandeurs qu’avec nos expériences (pour la densité et pour les diamètre moyens).
On peut voir que Malheureusement, c’est car, dans la nature, les pockmarks sont très nombreux et petits proportionnellement à nos expériences modèles.
**29/03/2024 :**
Nous avons recyclé le mélange sable-argile que vous avions laissé la semaine dernière.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1861.jpeg)
Puis, nous nous sommes renseigné sur les pockmarks « naturels » et les nôtres, et nous avons essayé de voir si notre modèle est analogue à ce que nous trouvons. Malheureusement, il nous manque beaucoup de données.
Nous avions vu la semaine dernière que nos pockmarks étaient plus gros et moins nombreux que dans la nature. C’est peut être lié à la nature et à la profondeur de notre sédiment.
En effet, nous avons un mélange sable-argile. Nous sommes arrivés à une proportion de 1 part de sable pour 1/2 part d’argile car si nous mettons trop d’argile, l’eau ne circule plus, et si nous n’en mettons pas assez, les pockmarks ne se forment pas.
Nous allons essayer de faire varier la hauteur de sédiment pour voir si cela va impacter la taille de nos pockmarks.
Expérience : Pour cette **dix-septième** expérience, nous avons essayé d’avoir une hauteur de cm de 2cm, contre 1,5cm habituellement. Nous avons donc ajouté x0,25 notre sédiment pour avoir **0,25 fois plus** de sédiment : nous nous retrouvons avec environ 2cm de sédiment.
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir
- acide citrique (3,84g) (broyé)
- carbonate de potassium (4g) (broyé)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable (75 + 18,75 = 93,75 g)
- argile verte recyclée des séances précédentes (illite) (37,5 + 9,375= 46,875g)
- seringue de 60 mL
- trépied
- règle papier
- maryse
Résultats : Nous avons obtenu exactement le même nombre de pockmarks que pour les expériences précédentes (11 à 16, où le protocole est le même) : nous en avons 6, alors que en moyenne nous avons 6 pockmarks par expérience (à partir de l’expérience 11). Les pockmarks de cette expérience ont un diamètre moyen de **5,2**mm (contre 5,202mm). Ajouter du sédiment n’a pas réduit le nombre de pockmarks ni agrandit la taille.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1242.jpeg)
Expérience : Pour cette **dix-huitième** expérience, nous avons mis **0,25 fois** **moins** de sédiment, pour avoir 1cm de sédiment. C’est ce que nous avons obtenu.
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir
- acide citrique (3,84g) (broyé)
- carbonate de potassium (4g) (broyé)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable (75-18,75 = 56,25g)
- argile verte recyclée des séances précédentes (illite) (37,5- 9,375 = 28,125g)
- seringue de 60 mL
- trépied
- règle papier
- maryse
Résultats : Nous avons obtenu environ autant de pockmarks que pour les expériences précédentes : nous en avons 5, alors que en moyenne nous avons 6 pockmarks par expérience. Les pockmarks de cette expérience ont un diamètre moyen de **4,9**mm (contre 5,202mm). Enlever du sédiment n’a pas augmenté le nombre de pockmarks, cela a peut être un peu diminué leur taille.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/img-1244.jpeg)
**05/04/2024 :**
Cette séance, nous allons continuer nos expériences, pour avoir un sédiment de 3cm et un sédiment de 0,75cm.
Expérience : Pour cette **dix-neuvième** expérience, nous avons mis **2 fois plus** de sédiments qu’habituellement, pour avoir une épaisseur de sédiment de 3cm (contre 1,5cm habituellement).
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir
- acide citrique (3,84g) (broyé)
- carbonate de potassium (4g) (broyé)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable (75 \* 2 = 150g)
- argile verte recyclée des séances précédentes (illite) (37,5 \* 2 = 75g)
- seringue de 60 mL
- trépied
- règle papier
- maryse
Résultats : Nous observons un craquèlement et une remonté gazeuse bizarre : nous nous demandons si cela est lié au sédiment en lui-même, vu que l’eau ne semble pas avoir atteint l’effervescent.
*[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/9438bf7f-cabb-41b0-bc97-fe80cf3ba13f.jpeg)*
Nous avons malheureusement cassé (😞) le cristallisoir que nous utilisions depuis le début. Nous en avons trouvé un autre, un peu plus grand. Nous avons pris sa mesure pour pouvoir ultérieurement l’utiliser lors du calcul des pockmarks.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/8c6e98cc-c4b3-465f-b27f-edbc405bffbd.jpeg)
Nous avons cherché à faire une **expérience témoin**, sans effervescent, pour voir si la remontée gazeuse était en lien avec l’effervescent ou non. Nous avons donc versé 75g de sable avec 37,5g d’argile uniquement dans le cristallisoir. Nous avons du utiliser un nouveau cristallisoir vu que l’autre s’est cassé. Notre sédiment est aussi aux alentours de 1,4 cm, juste un peu plus petit qu’avec l’ancien cristallisoir.
Expérience : **vingtième** expérience (témoin).
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir (le nouveau)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- sable (75g)
- argile verte recyclée des séances précédentes (illite) (37,5g)
- seringue de 60 mL
- trépied
- règle papier
- maryse
Résultats : Nous avons observé une remonté de gaz qui a formé un cratère, mais qui n’est pas homologue aux pockmarks que nous trouvons lorsque nous ajoutons de l’effervescent. Ce gaz est en moins grande quantité et est plus disparate, ne permettant pas (ou presque) la formation de pockmarks.
*[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/b2316c6d-5a51-4311-8c92-02b75c3ad952.jpeg)*
Expérience : Pour cette **vingt-et-unième** expérience, nous avons aussi cherché à refaire notre **expérience de base**, mais dans le nouveau cristallisoir pour voir si nous observions des différences.
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir (le nouveau)
- acide citrique (3,84g) (broyé)
- carbonate de potassium (4g) (broyé)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable (75g)
- argile verte recyclée des séances précédentes (illite) (37,5g)
- seringue de 60 mL
- trépied
- règle papier
- maryse
*[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/img-1269.jpeg)*
Résultats : Nous observons 7 pockmarks, de diamètre moyen de **4,7** mm.
Expérience : Pour cette **vingt-deuxième** expérience, nous cherchons à avoir un sédiment de 0,75cm : nous allons donc mettre **moitié moins** de sable et d’argile.
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir (le nouveau)
- acide citrique (3,84g) (broyé)
- carbonate de potassium (4g) (broyé)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable (75/2 = 37,5g)
- argile verte recyclée des séances précédentes (illite) (37,5/2 = 18,75g)
- seringue de 60 mL
- trépied
- règle papier
- maryse
Résultats : Le très fin sédiment, face à l’effervescent, a été remué et a beaucoup trop effervé. 2 pockmarks ont pu se former mais le sédiment a été très remanié. Ils ont un diamètre moyen de **5**mm.
*[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/img-1429.jpeg)*
Expérience : Pour cette **vingt-troisième** expérience, tout pareil, nous avons à nouveau refait l’expérience de base, pour avoir des réplicats.
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir (le nouveau)
- acide citrique (3,84g) (broyé)
- carbonate de potassium (4g) (broyé)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable (75g)
- argile verte recyclée des séances précédentes (illite) (37,5g)
- seringue de 60 mL
- trépied
- règle papier
- maryse
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/img-1430.jpeg)
Nous observons 9 pockmarks, d’un diamètre moyen de **4,39**mm.
**26/04/2024 :**
Aujourd’hui, nous allons refaire les expériences des séances précédentes, pour avoir une reproductibilité :
- 2 fois plus de sédiment : 3cm
- 2 fois moins : 0,75 cm
Expérience : Pour cette **vingt-quatrième** expérience, nous refaisons l’expérience 19, c’est-à-dire que nous allons chercher à avoir 3 cm de sédiment.
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir en plastique
- acide citrique (3,84g) (broyé)
- carbonate de potassium (4g)(broyé)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable (75 \* 2 = 150g)
- argile verte (illite) (37,5 \* 2 = 75g)
- seringue de 60 mL
- trépied
- règle papier
- maryse
Résultats : En utilisant exactement les memes doses, nous avons eu 2,7cm de sédiment et non 3 cm. Peut être est-ce parce que le nouveau cristallisoir a des dimensions différentes.
Nous avons eu 8 pockmarks, d’un diamètre moyen de **5,1** mm.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/img-1365.jpeg)
Expérience : Pour cette **vingt-cinquième** expérience, nous allons refaire l’expérience 22, c’est à dire que nous allons mettre moitié moins de sédiment, donc 0,75 cm.
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir (le nouveau)
- acide citrique (3,84g) (broyé)
- carbonate de potassium (4g) (broyé)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable (75/2 = 37,5g)
- argile verte recyclée des séances précédentes (illite) (37,5/2 = 18,75g)
- seringue de 60 mL
- trépied
- règle papier
- maryse
Résultats : On au eu quelques pockmarks mais pas des masses non plus. On a pu calculer les diamètre d’un seul pockmark.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/img-1367.jpeg)
Nous avons eu donc 1 seul pockmarks d’une diamètre de 5mm.
Nous avons pris le pH de l’expérience 24 pendant que nous faisions la 25e. Nous avons vu que le pH était **basique**. En effet, normalement, nous avons un pH de 8 à la fin de chaque expérience. Nous avons donc considéré que nos réactions étaient neutralisées. C’est peut être aussi car le papier pH est un outil difficile à manipuler, surtout dans une solution colorée par l’argile verte.
Or, lorsque nous mettons plus de sédiment, on voit que notre réaction à plus de mal à se neutraliser.
De plus, en arrivant au FabLab de géosciences, nous avons vu que l’argile de la séance passée avait réagit bizarrement : nous pensons que c’est le carbonate qui a réagit :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/08fa8c5b-2f65-49f3-a0bb-196df72383cb.jpeg)
Nous pensons que cela a quelque chose à voir avec l’agile (illite), qui doit elle aussi réagir avec l’acide. Nous avons donc fait plusieurs petites expériences.
Nous avons mis de l’argile dans l’eau et avons pris le pH : pH 10.
Nous avons mis de l’acide dans de l’eau : pH 2.
Nous avons mis de l’acide dans de l’eau, mais en présence d’argile : pH 5.
Nous voyons donc que l’illite est très basique ! Donc c’est normal que plus nous mettons d’argile (comme par exemple pour avoir 3 cm de sédiment), plus il est difficile de neutraliser la réaction, comme nous l’avons vu pour les expériences 19 et 24. [](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-04/img-2289.jpeg)
De gauche à droite : Eau et argile ; Eau, argile et acide citrique ; Eau et acide.
Il serait donc peut être judicieux d’adapter la quantité d’acide à la quantité d’illite, si nous voulons recycler les déchets. Nous ne pensons pas que le pH de notre solution puisse avoir un effet sur les pockmarks. C’est plutôt l’épaisseur de sédiment qui va impacter leur création.
**03/05/24 :**
Pour cette dernière séance, nous avons à nouveau testé les expériences 18 et 17, c’est-à-dire que nous avons voulu avoir 0,25x moins de sédiment et 0,25x plus.
Expérience : Pour cette **vingt-sixième** expérience, nous avons mis 0,25x moins de sédiments.
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir (le nouveau)
- acide citrique (3,84g) (broyé)
- carbonate de potassium (4g) (broyé)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable (75x0,75 = 56,25g)
- argile verte recyclée des séances précédentes (illite) (37,5x0,75 =28,125g)
- seringue de 60 mL
- trépied
- règle papier
- maryse
Résultats :
Nous avons observé 5 pockmarks (pour une moyenne de 6) d’un diamètre moyen de 5mm.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-05/img-1433.jpeg)
Expérience : Pour cette **vingt-septième** expérience, nous avons mis 0,25x plus de sédiments.
Nous avons utilisé :
- béchers
- cristallisoir (le nouveau)
- acide citrique (3,84g) (broyé)
- carbonate de potassium (4g) (broyé)
- eau minérale
- spatule
- cuillère
- balance
- papier pH
- sable (75+18,75 = 93,75g)
- argile verte recyclée des séances précédentes (illite) (37,5+ =46,875g)
- seringue de 60 mL
- trépied
- règle papier
- maryse
Résultats :
Nous avons observé 7 pockmarks (pour une moyenne de 6) d’un diamètre moyen de 5,5mm.[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-05/img-1434.jpeg)
# Vibra sense
[https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/books/sismometre-vibra-sense](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/books/sismometre-vibra-sense "Wiki")
`](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/lola-ridicule.jpg)
Suite à quoi nous avons pu trier les graviers avec les tamis de 1 mm et 2 mm.
Nous avons également tamisé le sable noir, mais certains grains sélectionnés, qui font pourtant plus de 0,5 mm, flottent. Nous avons essayé de retirer ces particules, et avons décidé de les observer à la loupe binoculaire afin de mieux saisir ce phénomène, ce que nous ferons la séance prochaine.
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/lola-tamise.jpg)
**Séance 7** :
Nous avons récupéré le sable au bleu de méthylène, mais il a moisi et a coloré l'eau. Quant à l'encre de Chine, elle colore toujours l'eau.
Nous avons poursuivi notre tri grâce au tamis 2000 µm afin de récupérer le sable inférieur à 2 mm pour notre modélisation.
Nous avons également décidé de poursuivre sur un modèle réduit. Cela nous permettra de passer moins de temps à tamiser et à diminuer les coûts concernant le sable, avec lequel nous voulions remplir une bassine 90 x 60 cm d'une profondeur de 30 cm. Nous n'avons cependant pas besoin d'une maquette aussi volumineuse pour illustrer le transport des particules, et allons donc utiliser une bassine plus petite. En transposant dans notre contenant actuelle, on a pu estimer qu'un récipient idéal ferait environ les dimensions de 60 x 40 x 15 cm.
Nous avons estimé notre quantité de sable à une dizaine de kilogrammes.
Pour rappel, nos prédécesseurs avaient conduits leurs expériences avec 11 kgs de sable synthétique pour une bassine de 75 x 50 x 10 cm. Donc nos prévisions semblent cohérentes et faisables.
**Séance 8 :**
Nous avons fait plusieurs essais dans notre bassine 90 x 60 x 30 cm, n'ayant pas d'autre alternative pour le moment. Afin d'obtenir un modèle observable et efficace, nous avons rempli la bassine sur 54 cm en laissant 42 cm de vide afin de conserver une épaisseur correcte, soit de 5 cm.
Ces essais se sont avérés fructueux. D'ailleurs, nous pouvons observer l'avancée du sable qui forme un delta ainsi qu'un transport net des particules blanches. Nous pourrions conserver cette bassine, cependant les grains noirs ayant la même couleur que la bassine, il nous est difficile de visualiser leur transport.
Voici une vidéo illustrant les résultats de cette séance : [https://youtu.be/SicIo69D0q4?feature=shared](https://youtu.be/SicIo69D0q4?feature=shared)
Nous avons visualisé nos grains de sable noir à la loupe binoculaire :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/HUbimg-20240315-wa0000.jpg)
**Séance 9 :**
Nous avons contacté Madame Laurence Le Callonnec, Maître de Conférence en sédimentologie à Sorbonne Université, qui nous a reçues dans le but d'identifier notre sable noir. Après observation à la loupe binoculaire, il lui a semblé que nos grains étaient colorés artificiellement. Afin de vérifier cela, nous avons versé de l'alcool sur un premier échantillon de sable, et de l'acétone sur un second échantillon. Quelques minutes plus tard, nous les avons observés à nouveau et les grains étaient déjà partiellement décolorés. Il semblerait donc qu'il s'agisse de quartz coloré artificiellement; cependant, il ne se décolore pas naturellement et ne pose pas problème quant à notre modélisation. Néanmoins, il montre un comportement étrange vis-à-vis de l'eau : les particules les plus fines flottent et forment un léger film à la surface. Nous avions au préalable enlevé la majorité de ces grains parasites.
Nous pouvons préciser tout de même que les grains étaient vendus comme étant "naturellement colorés" sans produits chimiques ajoutés... Cependant, étant donné qu'il est aussi coûteux que le quartz non-coloré, nous considérons que nous pourrons le garder à l'avenir.
Comme notre bassine est de couleur noire, le transport de nos grains est difficilement visualisable. Nous avons donc décidé de peindre le fond de notre bassine en bleu à la bombe :
[](https://wiki.fablab.sorbonne-universite.fr/BookStack/uploads/images/gallery/2024-03/20240329-151657.jpg)
Nous allons devoir attendre que cela sèche pour refaire un essai.
**Séance 10 :**
Au bout d'une semaine, notre sable laissé dans l'acétone et l'alcool est entièrement décoloré. Mme Le Callonnec a identifié du quartz translucide, un peu de quartzite ainsi que quelques grains noirs opaques qui pourraient être des petits fragments de roches volcaniques.
Nous avons mis 6 litres d'eau dans les réservoirs d'eau (bac de décantation et bac d'arrivée d'eau) et avons mis le moteur à 45 comme nous le faisions auparavant. Pour faciliter le transport des grains, nous créons une pente en ajoutant une planche de 2,5 cm de hauteur, que nous disposons sous les 10 premiers centimètres de la bassine. Dans cette même optique, nous rajoutons un peu de savon dans notre eau.
Voici le résultat obtenu, filmé à l'aide d'un trépied :
[https://www.youtube.com/watch?v=bq6eCxD2WLE](https://www.youtube.com/watch?v=bq6eCxD2WLE)
# Microscope polarisant (moteur)
### **Microscope polarisant moteur:**
#### **Coordonnées:**
Agathe Carabin: