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Solubilité et concentrations dans un solide ?

16 mai 2018 à 20:39:16

Salutations !

Pour notre projet de TPE de l'année prochaine, basé sur les matières SVT-PC, nous avons décidé, un amis et moi, de travailler sur un dispositif qui gère automatiquement une plante.

Nous en sommes (bien évidemment) encore à la phase de réflexion, et c'est pourquoi je viens ici.

En effet, une plante a besoin d'eau (H2O), de dioxyde de carbone (CO2), de lumière du soleil et de sels minéraux (K+, NO3-, PO4²-) pour synthétiser de la matière organique (glucides, lipides, protides). Nous savons donc déjà que nous n'aurons pas à nous préoccuper de la présence de dioxyde de carbone, étant donné qu'il y en a """"""nativement""""" dans l'air. Il nous est donné :

6H2O + 6CO2 --> C6H12O6 (glucose) + 6O2

Pour la présence de lumière du soleil, nous pourrons utiliser un luxmètre. Ainsi, en fonction de la lumière optimale dont la plante a besoin (choses que nous aurons recherché en amont avec plusieurs expériences), le dispositif allumera (ou non) une lampe à UV.

Pour la présence d'eau, nous avons imaginer utiliser un capteur d'humidité, qui permettrai donc au système d'ajuster l'eau dans le pot.

Ainsi, il nous reste le problème des sels minéraux. En effet, comme dit plus haut, une plante a aussi besoin de sels minéraux, tels que du potassium, du phosphores ou encore du nitrate. Le problème, est que nous aurions besoin de connaître la concentration de sels minéraux présents dans la terre. Or,

  • Il peut éventuellement y avoir plus d'ions à certains endroits du pot de terre, et l'équilibrage effectué par le robot serait par conséquent faux

En même temps que j'écris ce post, une idée me vient : et si nous ne calculions non pas la concentration d'ions dans la terre, mais celle des ions dans un liquide où les ions seraient plus soluble que dans la dite-terre (je ne sais pas si on peut parler de "solubilité" dans de la terre). Ainsi, la question serait plutôt : comment calculer la "solubilité" d'une espèce chimique dans un solide, en supposant que celui-ci soit donc "poreux", pour "absorber" l'eau ?

Je ne sais pas si vous pourrez répondre à nos interrogations, et votre avis sur notre manière de procédé nous intéresse beaucoup !

Bien à vous,

Gabyfle et Hugo.

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Edité par Gabriel SANTAMARIA 16 mai 2018 à 20:40:21

Avoir un string dans l'array, c'est pas forcément agréable !

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17 mai 2018 à 5:23:15

Bonjour,

J'ai un seul conseil : HYDROPONIE + carte rasberry tu peut tout contrôler sans problème

sinon pour votre problème je sais que lorsqu'on parle de prendre le pH de la terre ça consiste a le mesurer dans une solution faite a base de terre prélever, mais dans ce cas effectivement il est compliquer de savoir a quel partie du pot prendre la mesure ... Je pense que le plus facile serait de regarder le volume nécessaire d'engrais (parce que j'imagine que vos sels minéraux viennent de la) et la fréquence des ajouts au fur et a mesure de sa croissance. Dans ce cas votre système ne s'adaptera pas a la plante mais permettra de lui fournir les sels dont elle a besoin.

C'est injuste que les briquets puissent ouvrir les bières alors que les décaps n'allumeront jamais rien
Staff 17 mai 2018 à 14:19:21

Salut.

Tout d'abords, il manque un petit quelque chose dans ton équation si tu veux la mettre dans ton rapport, elle est bien équilibrée, pas de soucis mais il manque "+ énergie " ou mieux pour montrer que t'as compris que cette énergie c'est de la lumière mettre "\(\hbar\nu\)" sur la flèche ;) . Après, la photosynthèse en réalité c'est un poil plus compliqué que ça, si tes profs te demandent d'élaborer au moins à l'écrit, renseigne toi sur la phase claire (réactions photochimiques) et la phase sombre (ou cycle de calvin) (mais il me semble que c'est au programme en SVT ?)

Pour ce qui est de ta question, il existes plusieurs moyens de mesurer le pH et la conductivité des substrats, le souci, c'est qu'à l'exception d'une méthode c'est difficilement voire impossible à automatiser :/

Donc la méthode que je te propose, c'est par percolation (comme le café) avec de l'eau déionisée. Tu auras un pH et une conductivité exploitable.

L'idée, c'est d'arroser avec assez d'eau déionisée pour pouvoir en récupérer 50 mL en dessous du pot (attention, pas plus pas moins, si tu as un écart trop important avec ce volume, ça affecte l'interprétation des résultats. L'idée, c'est de laisser une sonde pH et une sonde conductivité dans le récipient qui récupère cette eau et bricoler un système pour le vider ->rincer à l'eau déionisée avant l'analyse (en gardant a l'esprit qu'une électrode de pH en général ça aime pas rester sec, donc entre deux analyse faut laisser soit de l'eau de rinçage, soit l'échantillon)

Pour avoir 50 mL , en fonction de ton pot : format de contenant

source : https://www.pthorticulture.com/fr/zone-du-savoir/analyse-de-substrat-de-culture-et-de-tissu-partie-2-methodes-danalyse/

Par cette méthode on obtient des chiffres plus élevés que les méthodes normalisées (pour info si ça t’intéresse : NF EN 13037 pour le pH et 13038 pour la conductivité) donc pour te donner une idée :

conductivité :

  •  de 0 à 100 mS/cm c'est trop bas, il n'y a pas assez de nutriment pour une croissance active
  • de 100 à 250 mS/cm c'est bas mais bien pour les semis ou les plantes pas trop demandeuses ou sensibles aux sels (les Camélias par exemples, les plantes a massifs)
  • de 250 à 450 mS/cm c'est standard, mais attention aux plantes sensibles aux sels et aux semis (et oui c'est là que ton projet et compliqué, y'a tout un tas de paramètre qui dépendent non seulement de la plante mais aussi de son stade de croissance :p)
  • de 450 à 660 mS/cm c'est haut, trop haut pour pas mal de plantes, mais les plus gourmandes comme les fraisiers ou les géranium devrait aimer ça, les autres tu verra apparaitre comme des brûlures au bords des fleurs il faudra donc lessiver le substrat pour les sauver.
  • au dessus de 660 mS/cm c'est bien trop haut, un peut comme si je te donnais que de l'eau de mer a boire, tu finirait par te déshydrater, c'est pareil pour les plantes, lessivage du substrat obligatoire.

Attention, là j'ai omis une dimension : la masse volumique du substrat, plus elle est élevée (donc plus il retient l'eau) plus ces chiffres sont diminué. Là je te donne ça pour entre 0.1 et 0.3 kg/L (sec bien entendu), à 1 kg/L tu peux facilement diviser tout ça par 2. 

pH : Tout simplement les extrêmes c'est 5.2 et 6.8 mas certaines plantes préfère être en dessous de 5.5 et d'autres au dessus de 6, de manière générale, si tu reste entre 5.6 et 6.4 tu satisfait La plus grandes partie des plantes.

Le risque du pH trop bas, c'est d'intoxiquer les plantes. quand le pH diminue, la disponibilité du fer, zinc, manganèse et du cuivre augmente, au point d’empoisonner la plante et si tu descend en dessous de 4, tu as en plus des carences en Calcium, magnésium, soufre, molybdène et phosphore. Si le pH est trop haut il y a des risques "d'empoisonnement" a l'ammonium et au molybdène et des carences dans les éléments qui empoisonnait les plantes a un pH trop bas

Pour ce qui est des quantités précises de N-P-K, sodium, chlorures et j'en passe, malheureusement ça va être impossible sans techniques un peut plus compliquées qui imposent de prélever du substrat, les serriculteurs envoient leurs échantillons a des labos et il leur faut au moins 24 à 48h pour avoir les résultats.

Là je vais sortir un petit peut de la chimie.

Y'a une chose qui me gène : lampe UV ? En fait, comme t'as du le comprendre, je m’intéresse un peu au sujet en ce moment et pour moi, les lumières qui permettent une croissance optimale de la plus part des plantes sont les lumières bleues (~450 nm) et rouge (~670 nm) donc bien dans le visible et correspondant à des pics d'absorption de la chlorophylle (410, 430 et 682 nm pour la A et 453 et 642 nm pour la B).

Le rayonnement UV est mauvais pour le développement des plantes, ça réduit le taux de photosynthèse, ça fait filer les plantes (UV A surtout), ça affecte les semis et ça peux endommager l'ADN

Quand à la lumière "optimale" pour une plante, ça dépends beaucoup de la plante en question. Une plante a aussi besoin de repos, si ton lux-mêtre indique pas loin de 0 pendant la nuit, ça ne veux pas forcément dire qu'il faut allumer la lampe. La nuit, la plante profite de l'absence de lumière pour se renforcer, En chambre de culture (ou le soleil ne pénètre pas) des cycles jour/nuit sont respectés (en fonction de la plante, de 8 à 18h de lumière /cycle)

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Edité par Akio 17 mai 2018 à 14:36:06

Solubilité et concentrations dans un solide ?

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