SIMULATION, chimie
Simulation de l'atmosphère terrestre
Un exemple d'un système chimique sur lequel des simulations nous ont beaucoup appris est l'atmosphère terrestre. Y coexistent, avec des poussières, des molécules à l'état de gaz. On y trouve, outre l'azote et l'oxygène, de nombreuses autres composantes, qui se chiffrent en centaines, sinon en milliers d'espèces chimiques distinctes : de l'eau, du dioxyde de carbone CO2 et du monoxyde de carbone CO, du dioxyde de soufre SO2, de l'ozone, des oxydes d'azote, des acides comme l'acide chlorhydrique, des hydrocarbures tels que le méthane (issu des bactéries méthanogènes de la panse des ruminants), et toutes sortes d'émanations des activités humaines. Citons, au nombre de celles-ci, les fréons qui ont longtemps servi de fluides caloporteurs dans les réfrigérateurs et de gaz vecteurs dans les récipients sous pression pour de la crème fouettée, de la mousse à raser et d'autres cosmétiques.
Cet immense réacteur chimique, où coexistent ces nombreuses espèces moléculaires, est de surcroît soumis dans sa partie haute, la stratosphère, à un intense rayonnement solaire. Le bombardement de toutes ces molécules par la partie la plus énergétique de la lumière, les rayons ultraviolets, en démolit certaines, et en expulse tel ou tel atome. Des simulations, conduites dans les années 1970 par Sherwood Rowland et Mario Molina, montrèrent qu'un résultat net de cette irradiation permanente était la formation d'atomes de chlore, issus des molécules de fréon. Ces atomes de chlore attaquent et détruisent les molécules d'ozone. Un seul atome de chlore est capable d'anéantir ainsi, car il s'agit de réactions en chaîne, jusqu'à un millier de molécules d'ozone.
La découverte, quelques années plus tard, du trou d'ozone au-dessus de l'Antarctique dotait d'un surcroît de crédit ces simulations, jusque-là mises en doute, voire brocardées, par les industriels producteurs de fréons. Comme cette fine couche protectrice d'ozone est le garant du maintien de la vie sur Terre, la menace insidieuse fut enfin prise au sérieux. Les industries productrices des fréons, principales sources des atomes de chlore excisés par les ultraviolets solaires, décidèrent d'en interrompre la fabrication et de les remplacer par des substituts moins nocifs.
Que montre cet exemple ? Que simulation rime avec simplification n'est pas fortuit. La simulation correspond à un modèle du phénomène. Ce modèle restreint la complexité du système étudié en la ramenant à un tout petit nombre de variables et de paramètres. De la sorte, la simulation fournit, en règle générale, des résultats numériques à confronter avec les données d'observation et de mesure. Mais l'objectif n'est pas de faire coïncider à tout prix des valeurs calculées et des valeurs mesurées. Il est, bien davantage, d'acquérir une compréhension, même partielle et limitée, de quelques-uns des facteurs à l'œuvre dans la réalité. Comme l'a dit l'informaticien Richard Wesley Hamming (1915-1998), « l'objet des calculs numériques est de produire de l'intelligibilité, et pas des nombres ».
La suite de cet article est accessible aux abonnés
- Des contenus variés, complets et fiables
- Accessible sur tous les écrans
- Pas de publicité
Déjà abonné ? Se connecter
Écrit par
- Pierre LASZLO : professeur honoraire à l'École polytechnique et à l'université de Liège (Belgique)
Classification
Autres références
-
GÉNIE CHIMIQUE
- Écrit par Henri ANGELINO , Henri GIBERT et Pierre PIGANIOL
- 7 794 mots
- 10 médias
Depuis longtemps, on utilise l'ordinateur dans la conception de l'ensemble du procédé pour la simulation, c'est-à-dire pour représenter artificiellement un fonctionnement réel. Les années 1960 ont vu la naissance de nombreux simulateurs créés par des équipes universitaires ou par des industriels.... -
KARPLUS MARTIN (1930- )
- Écrit par Bernard PIRE
- 450 mots
- 1 média
Physico-chimiste austro-américain, Prix Nobel de chimie en 2013, Martin Karplus naît à Vienne (Autriche) le 15 mars 1930 dans une famille juive qui fuit la Shoah en émigrant aux États-Unis en 1938. Après des études universitaires à Harvard, il prépare son doctorat sous la direction de Linus Pauling...
-
PHARMACOLOGIE
- Écrit par Edith ALBENGRES , Jérôme BARRE , Pierre BECHTEL , Jean-Cyr GAIGNAULT , Georges HOUIN , Henri SCHMITT et Jean-Paul TILLEMENT
- 20 323 mots
- 9 médias
La finalité de cette méthode est de se représenter et de prévoir par le calcul la structure 3D qu'une molécule doit avoir pour interagir avec un récepteur donné. Cette méthode peut donc s'appliquer soit pour optimiser des molécules connues, soit pour concevoir, ab initio, de nouvelles... -
PRIX NOBEL DE CHIMIE 2013
- Écrit par Bernard PIRE
- 400 mots
- 3 médias
Le prix Nobel de chimie récompense en 2013 trois théoriciens experts de la simulation numérique des réactions chimiques. L'Austro-Américain Martin Karplus (né le 15 mars 1930 à Vienne en Autriche) est professeur émérite à l'université Harvard et directeur du laboratoire de chimie-biophysique...
