Brevet FR2616038A1 — publié le 19881209

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Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un appareil très facile à mettre en oeuvre pour réaliser des expériences de photosynthèse. L'invention vise ainsi un appareil pour l'étude des phénomènes de photosynthèse, comprenant une cuve de photosynthèse dont une face au moins est perméable à la lumière, et un tube de dégagement gazeux dont une embouchure située à l'intérieur de la cuve de photosynthèse est destinée à recevoir l'extrémité couple d'un rameau végétal. Suivant l'invention, le tube de dégagement gazeux établit en l'absence du rameau une liaison de vase communicant entre la cuve de photosynthèse et une cuve de dégagement dans laquelle se trouve un débouché du tube. - Ainsi, la purge du tube s'effectue de manière très simple en remplissant la cuve de photosynthèse de manière que le liquide remplisse également la cuve de dégagement par l'intermédiaire du tube de dégagement gazeux. Il suffit ensuite de mettre en place le rameau de végétal dans la cuve de photosynthèse avec son extrémité coupée engagée dans le tube de dégagement gazeux. Cette opération ne pose plus de difficultés et ceci pour deux raisons. D'une part, au lieu d'être dirigée vers le haut l'embouchure du tube de dégagement gazeux, pour établir la liaison de vase communicant entre les deux cuves, se trouve en une position laissant libre l'accès par le dessus de la cuve de photosynthèse. D'autre part, rien n'empche selon l'invention d'engager l'extrémité coupée du rameau dans l'embouchure à la manière d'un bouchon, bien entendu sans trop le comprimer. Le dégagement gazeux s'effectuera quand mfme librement dans la cuve de dégagement. Si l'on désire non seulement constater le dégagement gazeux, mais en outre le recueillir, on utilise par exemple un tube à essais que l'on remplit d'eau et que l'on bouche avec le doigt avant de le retourner et de plonger dans la cuve de dégagement son ouverture ainsi 26 1 6038 obturée, après quoi on enlève le doigt de ladite ouverture pour engager celle-ci sur le débouché du tube de dégagement gazeux. Le dégagement gazeux va ainsi se faire dans le tube à essais, tandis que celui-ci se vide progressivement de son eau dans la cuve de dégagement. Pour éviter que l'eau contamine la cuve de photosynthèse par l'intermédiaire du tube de dégagement gazeux, il suffit de disposer, comme indiqué plus haut, le rameau de végétal à la manière d'un bouchon dans l'embouchure du tube de dégagement gazeux. Selon une particularité avantageuse de l'invention, en vue de l'utilisation sur une table lumineuse, en particulier sur la table lumineuse d'un rétroprojecteur, la face perméable à la lumière de la cuve de photosynthèse est un fond de cette dernière, et la cuve de dégagement est transparente selon un axe transversal à un fond de cette dernière. Ainsi, la table lumineuse sert d'une part à assurer l'éclairement nécessaire pour la réaction de photosynthèse, et d'autre part à visualiser le dégagement. Ce double r8le de l'éclairage fourni par la table lumineuse est permis par les cuves et le tube de l'invention, qui sont en liaison de vase communicant et par conséquent sensiblement situées à même hauteur. Si la table lumineuse est celle d'un rétroprojecteur, il est possible avec un seul appareil de visualiser l'expérience pour l'ensemble des élèves d'une classe. Il est certes aussi connu de placer dans un projecteur du type pour diapositives une cuve transparente contenant un rameau d'Elodée pour projeter sur écran l'image de l'élodée et du dégagement gazeux qu'elle produit. Toutefois, il est alors impossible de visualiser le dégagement dans un tube. L'invention permet de visualiser l'expérience de photosynthèse sous une forme beaucoup plus perfectionnée. En particulier, des graduations prévues sur le tube de dégagement ou des feuilles transparentes millimétrées placées sous le tube seront également visibles 26 1 6038 sur l'écran. De plus, dans l'expérience connue antérieurement, l'éclairage fourni par le projecteur sert à la fois à provoquer le dégagement et à visualiser l'expérience. Il n'est donc pas possible de montrer par projection l'effet de l'obscurité sur le rameau de végétal. Au contraire, dans un mode de réalisation avantageux, l'appareil selon l'invention comprend des moyens pour régler l'éclairement de la cuve de photosynthèse à travers le fond de celle-ci, et la cuve de dégagement est transparente indépendamment des moyens précités. Une fois encore, la présence de deux cuves offre des possibilités intéressantes, spécialement la possibilité de les éclairer différemment. On notera encore que l'éclairage par un rétropro- jecteur chauffe beaucoup moins l'objet projeté qu'un projecteur à diapositives, et par conséquent influe beaucoup moins sur le bon déroulement de l'expérience. De préférence encore, l'appareil selon l'invention a, vu de dessus, une forme rectangulaire allongée permettant de disposer plusieurs appareils semblables cote à c8te sur la table lumineuse d'un rétroprojecteur, afin d'effectuer de manière simultanée une expérimentation comparative. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs: - la figure 1 est une vue en perspective avec arrachement de l'appareil selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de la figure 1, en cours d'utilisation; - les figures 3 à 6 sont des vues du dispositif des figures 1 et 2, en coupe selon les plans III-III, IV-IV, V-V, VI-VI respectivement de la figure 2, la figure 4 visualisant toutefois un autre moyen de réglage de l'éclairement dans la cuve de photosynthèse; - la figure 7 est une vue de plusieurs appareils ua TZ ainqmnoqwa aun e îaJJaA al anb allal aquaiedsueJ3 aJIz3ew ua 661 xnaze6 3uawa6e6p ap aqn4 un Sú uozsimgid ma^e quTwia3gp ailgp uzosaq sed eu inb N nea^xu un queu6zaqIe gsag6esz^ua samuazdxa sal Jnod gTJdoidde apznbx! un suep 6agpo[3I anb allaq anbt3enbe a4ueld aunp 6(z aJn6-z+) 81 le4g6a^ ap neaweJ un Zl la 11 sioJed xne aZlIleJed la alequozzJoq uoilTsod ua quawaTqsuas 0ú Jiua4uo= e aquiqsap qsa z asiqquAsoaqd ap aAnm el b la ú eZ squawTzJedwoa sap quawau61l,C ap s9qzw9J4xa sap auni ' e nqzs iz quawtJedwo3 al Jed agwJo+ aslqluÀsoqo4d ap a^nm aun Jnod quaiedsueJ4 puoa un isuze an4lqsuom 9T anbeld el S -6 V 9 sioJed sap bl spiOq sal aswuom la L saJnuiei sal suep aqmuelq ajjguew ap agilao qsa 91 anbeld el 6 e 9 salesJa^sueJ4 sioJed sap aunmeqm ap bl JnazJiui pioq np qmequom ne a^noJ4 as 3a ú1 spioq sal Jed xut+p 3nddep ueld ne alIl[eJed 4sa aJJaA ap anbeld el anb allaq qsa L 0Z sainuied sap uat34sod el -Zl la T stoied xnap sal adnel sdaA aun,! 4ua4uasgJd anb (9 V ú saJn6l+) l[ sadnuled xnap suep Zl la 11 saleJgqei szoAed sal adrua ag6e6ua qsa 6ajia^ ua aldwaxa Jed s91 aquaàedsued aueld anbeld aun -sag^aleJns 4uos 6 e 9 sioded sal lanbne 3Joddej jed lzajeddei Sl ap quawa34zd un xsuie quawJo+ Zl la 11 saleuipn3zOuol sio-ed sal '6 e 9 salesja^suejq sioaed sap aunneqm ap t Ànaxjg+ui pioq ne 4joddei jed seq al sJa^ [ejgp úI unajg+ut pJoq un aunoeq4 quo Zl la TI sajeuipnq6uol sioJed sal -6 V 9 salesja^sueJ3 sioied sap aunoeq4 Jed aeiner! e aun.1 01 saiuneJ la salla adua satlleJed Zl la 11 saleuipnb6uoI sioied xnap la 4slla ai4ua salIllejed &6 e 9 salesia^sueJ4 sioJed aJlenb JatInmi-Jed ua quigp I sdAo3 al -(Z qa 1 sain6i+) squ6ile et le ú sz saixlen6ue-mai squawTxqedwo= sTo1j ap saledeel sToied sal jtui+*p inb 4auijA4sÀiod ua aIdwaxa jed ianbedo anbtqseld aig3qew ua I sdiom un puaidwo3 uoiqua^ui,! uoias Iadeddej Jnaqmaroadoi3J un Jns aqgm e al93 sgsodsip 69 V 1 sain6x+ sap Tn[am anb sla4 g;09L9 26 1 6038 forme d'entonnoir située dans la cuve 2 au-dessous du niveau N et destinée à recevoir l'extrémité sectionnée 22 du rameau 18. Conformément à l'invention, le tube de dégagement gazeux 19 établit, du moins en l'absence du rameau 18, une liaison de vase communicant entre la cuve de photosynthèse 2 et une cuve de dégagement qui est constituée, au-dessus de la plaque 16, par le compartiment 4 situé à l'autre extrémité de l'alignement des compartiments 2, 3 et 4. Lorsque l'appareil est en position de service, la majeure partie de la longueur du tube 19 est sensiblement horizontale, avec éventuellement une très légère pente montante de la cuve.2 vers la cuve 4 pour assurer le bon transit du gaz en cours d'expérience. De préférence, les cuves 2 et 4 présentent sur leur paroi intérieure des repères de niveau de liquide 51 et 52 (figure 1) disposés l'un par rapport à l'autre de façon & etre simultanément atteints lorsque l'horizontalité ou la légère pente de l'appareil est correcte. La direction de l'embouchure 21 est, en service, sensiblement horizontale. Le tube 19 traverse de manière étanche la paroi 7 séparant les compartiments 2 et 3 et la paroi 8 séparant les compartiment 3 et 4. Dans le compartiment 4 - ou cuve de dégagement -, le tube 19 est coudé de manière à présenter un débouché 23 dirigé à l'opposé de la paroi 16, c'est-à-dire vers le haut lorsque l'appareil est en position de service. Toutefois, le débouché 23 est situé en-dessous du niveau du liquide occupant la cuve de dégagement 4 en vertu de la liaison du type vase communicant avec la cuve de photosynthèse 2. Comme le montrent les figures 1 et 6, la paroi transversale 9 du corps 1 présente au milieu de son bord supérieur une encoche 24 destinée à contribuer au positionnement d'un tube à essais 26 dont l'ouverture dirigée obliquement vers le bas est engagée librement et avec jeu autour du débouché 23 du tube 19. Le tube 19 s'étend dans un plan parallèle aux anbe4q la ú;uaWTJedwoa anbe4q quednmmo leTuawiJgdxa +TTsodsTp np a6ewTi 'úú jzoJiw al eTA bú uejm Sú Jns a;aCoJd lú alqe4 el Jed asTWq aJeTWnl el 'TsUTi 91 a; uajedsueiJ Toied el e ajTelnmTpuadJad UOTiajTip aun uolas sluaJedsuel qU0os f uawa6e69p ap a^nz el la ú quawT3Jedwo al T f asnauTwnl alqeq Jns UOTeesiTTnil ap an^A u3 sauajq+Tp SUOT4puom Oú sap suep sagsTIeg samuaiTJdxa buTa '+3TeedwoD a..Tx e it ueJ9gl ins JasTIensTA TsuTe qnad uo Zú JnaiaroJdoaJ39 np Tú asnauTwnl alqel el Jns 6Z sjTaJedde buTi a4gm V aqgm JasodsTp ap alqTssod 949 e. rTnb a4uos ap &ZT la 11 sToied xne quawallileied a6uolle sli. aJTeTln6uemaj awjo+ aun e 9 e 1 saJnbT+ xne amuag+gj ua qTJyop ITaJedde,1 tú UOT;eSTlensTz^ ap uedg un sJBA a6ewT 1 aTOauaJ Tnb úú anbTiqo JTOiTW un sjaa^ alla rns s9zeld 6Z sjaCqo sap a6ewTi, amuaiedsueil Jed a;aroid Tú alqeq el quop îTajedde un puaqua uo ', ,Jna3a[oJdoJ3gJ, ieW OZ Zú JnaeaCorado.jgj unp Tú asnauTwnl alqe3 e JaTInmTzJed ua;a iTú aleWuozTJOq asnautwnl alqe; aun dns qstlT;n aJ4 uUTsap quawaJgTInmixJed snTd qsa 3TJ3zp aJi;p uaTA^ Tnb 6Z ITajeddeWi 6L aJn6Tj el a..uow al awwo3 apTnbTI ap Sl sed quaT;uom au ú;uawT;edwom al 'aBT^Jas uB "nuuoo queW 6T aqnq np jnaTJejUT ajB3îweTp al 'awnlo^ ànal quanbesuoD Jed;a 4sallnq sap inan6uo[ el daansaw ap lue:3awuad (T aJn6T+) Bz iPJwTllTw a6eIITJpenb e aquaiedsueAj al!Tna+ aun ú uawTJWedwom al suep '9T Toied el ap 01 aJnaTJgdns ame+ el Jns dasodsTp qnad uo 'uoT3equawTjgdxa,1 JaUT++e Jnod 'auaTJgdxa,p SUoXTpuoa sa4uadg.+Tp suep sag^aaIJ sdwa4 ap sqTun Jed salinq ap saJqwou sal jajedwoD la isdwal ap 94Tun Jed salInq ap ajqwou aI.aqdwom lnad uo 8T agpo[g1 Jed sag6e 9p LZ salnq sap uoTle^AJasqop S quawTJedwo3 un sa ú quawTdedwoD al 6Z adn5T+ el a.3uow al awwo3 91 aquaiedsuej4 ToJed el ap snssap-ne amueqsTp aUTeWJam aun V aub T[T3aJ aJeTUew ap pualg,s aqnq al 'ú 4uawTiJedwom al suep TSUiV 'Zl la TT saIeuTpnfT6uoT sToJed L g Q9 L 9 chambre de dégagement 4. La lumière émise par la table 31 sert également à éclairer l'intérieur de la cuve de photosynthèse 2 à travers la paroi 16. Pour éviter toute influence parasite sur cet éclairage, la cuve 2 est équipée d'un couvercle amovible 36 qui, en cours d'expérience ferme supérieurement la cuve 2. Le couvercle 36 est toutefois équipé d'un ou plusieurs orifice(s) 37 permettant de plonger dans la cuve 2 un ou plusieurs appareils de mesure tel qu'un thermomètre, pH - mètre, oxymètre 38. Toujours pour éviter d'altérer l'éclairage à l'intérieur de la cuve 2, celle-ci a des surfaces intérieures de couleur blanche, à l'exception bien entendu de son fond transparent 16. Pour la réalisation de telles parois blanches, il est avantageux que la matière plastique constituant le corps 1 et le couvercle 36 soit opaque et ait dans la masse une couleur blanche. Compte tenu de la présence des couvercles 36 (figure 7) le rétroprojecteur 32 ne founit pas d'image des cuves de photosynthèse 2 sur l'écran 34. Seules apparaissent sur l'écran 34 les images 3a et 4a des compartiments 3 et cuve 4 respectivement, de m9me que les images 26a des tubes à essais 26. Pour que la transmission de ces images soit aussi bonne que possible, les compartiments 3 et les cuves 4 sont ouverts vers le haut pendant l'expérience. L'appareil selon l'invention comprend encore des moyens pour régler l'éclairement de la cuve de photosynthèse 2 à travers le fond 16 de celleci, et ces moyens de réglage n'affectent pas la transparence du compartiment 3 et de la cuve de dégagement 4. Au titre de ces moyens de réglage (figures 2 à 4), il est prévu sous le fond 16 de la cuve de photosynthèse 2 un emplacement libre 39 situé entre les parois longitudina- les 11 et 12. Des écrans opaque et respectivement colorés 41 peuvent tour à tour tre positionnés amoviblement dans l'espace 39 parallèlement à la paroi 16 et retenus en cette position par deux glissières 42 portées en regard l'une de l'autre par les parois 11 et 12 respectivement. Chaque écran 41 a, parallèlement à la direction longitudinale des parois 11 et 12, une dimension longitudinale lui permettant de déborder légèrement sous le compartiment 3-pour empocher au mieux le passage oblique de la lumière entre l'extrémité de l'écran 41 et le bord inférieur 14 de la cloison 7. Les obturateurs 41 présentent à leur extrémité adjacente en service à la cloison 6 une plaquette de fermeture 43 fermant sensiblement l'extrémité correspondante de l'espace inférieur 39. Les moyens pour régler l'éclairement de la cuve 2 à travers son fond 16 comprennent également une cuve additionnelle 44 (figure 4) de forme appropriée pour occuper l'espace 39 sous la cuve 2. La cuve additionnelle 44 est adaptée à contenir un liquide, par exemple une solution de chlorophylle, propre à altérer l'éclairage d'une manière influant sur le phénomène de photosynthèse. On va maintenant décrire le fonctionnement de l'appareil des figures 1 à 7. Au départ, en l'absence du rameau 18, l'appareil étant propre et sec, on remplit la cuve 2 avec un liquide qui peut!tre par exemple de l'eau distillée, une eau à étudier, par exemple eau du robinet, eau d'une mare ou d'une rivière, une eau avec divers additifs tels que anesthésiants, poisons, polluants, C02, ou encore une eau dont le pH est choisi à volonté Le remplissage de la cuve 2 provoque celui de la cuve 4 par l'intermédiaire du tube 19 qui, en fin de remplissage, est également plein. On place ensuite dans la cuve 2 le rameau 18 en enfonçant l'extrémité sectionnée du rameau dans l'embouchure 19 de façon que ladite extrémité y forme un bouchon. On dispose le couvercle 36 au sommet de la cuve et l'appareil 38 dans l'orifice 37. On remplit ensuite d'eau le tube 26, on le bouche avec le doigt en prenant soin de ne pas enfermer de bulles d'air, on le retourne et on le plonge dans la cuve de dégagement 4, on enlève le doigt de l'ouverture du tube 26, et on place celle-ci, en la maintenant immergée, autour du débouché 23 du tube 19. Apres avoir mis éventuellement en position un écran 41 ou la cuve 44 sous la cuve de photosynthèse 2, on place l'appareil 29 sur la table lumineuse 31, de manière à observer le phénomène sur l'écran 34. Grâce à l'espace 39 séparant la cuve de photosynthèse 2 de la table lumineuse 31, le dégagement calorifique de la table 31, déjà faible en soi-, n'a qu'une influence réduite sur la température dans la cuve de photosynthèse 2. Comme le montre,la figure 2, les gaz dégagés vont s'amasser au fond, dirigé vers le haut, du tube 26, tandis que l'eau contenue dans celui-ci est refoulée de manière correspondante dans la cuve 4. Cependant, il n'y pas reflux vers la cuve 2 car l'extrémité 22 du rameau 18 obture de manière sensiblement étanche le tube 19. Le liquide dans la cuve 2 n'est donc pas altéré. Lorsque le niveau dans la cuve 4 augmente en raison de l'apport en provenance du tube 26, un éventuel trop plein peut déborder par 1:encoche 24, mais on peut le prévenir par prélèvement avec un compte-goutte. Quel que soit l'écran 41 ou le liquide (contenu dans la cuve 44) qui est interposé entre la source lumineuse et la cuve de photosynthèse 2, la visualisation du dégagement est toujours optimale sur l'écran 34. L'appareil 29 qui vient d'être décrit est également utilisable par observation directe sur table lumineuse, ou encore par observation directe sur table normale, l'éclairage des trois compartiments se faisant par le haut avec de préférence sous la cuve 2 un écran 41 opaque de couleur blanche. L'éclairage dans la cuve 2 peut #tre réglé au moyen de couvercles tels que 36 (non représentés) transparents avec ou sans coloration, ou encore au moyen d'une cuve additionnelle telle que 44 posée sur le couvercle transparent Bien entendule couvercle opaque 36 peut 5tre transparent. Bien entendu,le couvercle opaque 36 peut tre Il mis en place si l'on désire expérimenter le cas o le rameau 18 est dans l'obscurité. L'expérimentation du phénomène sous lumière variable peut être réalisée par réglage de la puissance de la source lumineuse d'éclairage (les rétroprojecteurs comportent en général un tel réglage) ou par interposition d'écrans atténuateurs du genre papier calque entre la source lumineuse et la cuve. Bien entendu. l'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit. En particulier, l'invention englobe le cas o le fond de la cuve de photosynthèse est fermé de manière permanente par une paroi opaque, la face perméable & la lumière étant constituée par la paroi supérieure ou l'une des parois latérales. II est possible de prévoir plusieurs tubes tels que 19, reliant tous la cuve 2 & la cuve 4, de manière que l'on puisse comparer le comportement de plusieurs végétaux différents dans des conditions identiques. Z616038 REVENDICATIONS 1. Appareil comprenant une cuve de photosynthèse (2) dont une face au moins (18) est perméable à la lumière, et un tube de dégagement gazeux (19) dont une embouchure (21) située à l'intérieur de la cuve à photosynthèse (2) est destinée à recevoir l'extrémité coupée (22) d'un rameau de végétal (18), caractérisé en ce que le tube de dégagement gazeux (19) établit, au moins en l'absence du rameau (18), une liaison de vase communicant entre la cuve de photosynthèse (2) et une cuve de dégagement (4) dans laquelle se trouve un débouché du tube. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en vue de l'utilisation sur une table lumineuse (31), en particulier sur la table lumineuse d'un rétroprojecteur (32), la face perméable à la lumière de la cuve de photosynthèse est un fond de cette dernière, et en ce que la cuve de dégagement (4) est transparente selon un axe transversal à un fond (16) de cette dernière (4). 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (39, 41 à 44) pour régler l'éclairement de la cuve de photosynthèse (2) à travers le fond (16) de celle-ci, et en ce que la cuve de dégagement (4) est transparente selon ledit axe indépendamment des moyens précités (39, 41 à 44). 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens pour régler l'éclairement à l'intérieur de la cuve de photosynthèse comprennent sous le fond (16) de la cuve de photosynthèse (2) des moyens (39, 42) pour y positionner des organes choisis dans le groupe comprenant écran opaque (41), écran translucide coloré (42), cuve additionnelle (44) et analogues. 5. Appareil selon les revendications 2 & 4, caractérisé en ce qu'il a, vu de dessus, une forme rectangulaire allongée permettant de disposer plusieurs appareils semblables (29) cote à c8te sur la table lumineuse (31) d'un rétroprojecteur (32). un e ( 1 2:) asnauiwnl alqe4 el ap a6eJielag; snos &(61) aqn; al suep uewTsueJ uawTu-edwoa un SI (b 'Z) saAnm xnap sal aBrua alodwoa [znb aB ua sz4eDe= 8 V r suoT3etpua^aJ sap aun,! uolas iTaieddU 6 (Bú> aJnsaw ap ITaiedde unp uoT3=npoiquTp (Lú) aBD+XJo un suzow nep m3Jad lsa alzJa^nom al anb aB ua 9sTJ9oe-ez 'L uoozem'pua^aJ el uolas lTaJeddV8 01 débouché (23) dirigé en service vers le haut. 14. Appareil selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la cuve de dégagement (4), ouverte en direction opposée au fond, présente dans le bord de sa paroi latérale (9) opposé au fond (16), une encoche (24) destinée & soutenir en position inclinée un tube & essais (26) dont l'ouverture entoure, en service, le débouché (23) du tube de dégagement (19).