Sitôt cueilli le raisin est pressé et donne un jus (le moût) dans une limite réglementaire : 4000 kg de raisins contenus dans un pressoir classique ne doivent pas fournir plus de 2550 L de moût. Ce dernier contient 18 % de « sucre » et doit contenir au minimum 7,5 % d’alcool pour l’appellation géographique protégée. L’alcool provient d’une réaction de fermentation naturelle. Pour obtenir un vin de champagne il faut augmenter le taux d’alcool. C’est pour cela qu’on ajoute au moût du sucre et des levures sélectionnées, actuellement commercialisées sous forme sèche. Le sucre ajouté est du saccharose (C12H24O12), à raison de 3,36 kg par hL de moût, qui s’hydrolyse en glucose et fructose, deux molécules isomères de formule C6H12O6. Ce moût additionné de sucre est fermentescible (1).
La fermentation est une réaction d’oxydoréduction (i) réalisée par catalyse enzymatique, selon l’équation-bilan suivante :
C6H12O6 = 2 CO2 + 2 C2H5OH
Cette première fermentation est réalisée dans des grandes cuves de 20 mètres de haut et de capacité de plusieurs centaines d’hectolitres. La réaction dégage de la chaleur car elle est exothermique (400 kJ/kg de glucose) et les cuves munies d’un dispositif de régulation de température sont en acier inoxydable, matériau à bon coefficient d’échange thermique (2).
Le vin obtenu titre 11 % en alcool et ne possède pas les qualités organoleptiques suffisantes pour un champagne. C’est pour cela qu’on assemble divers vins issus de plusieurs cépages et qu’on ajoute de nouveau du sucre (25 g/L) pour effectuer une seconde fermentation alcoolique conduisant à un vin qui titre environ 13 % en alcool. Cette seconde réaction est réalisée dans des bouteilles épaisses scellées pour supporter la pression du gaz carbonique formé qui atteint à la fin de la fermentation 4,5 bars (3).
Ouverture d’une bouteille de champagne
Le vin de champagne obtenu est alors une solution hydroalcoolique saturée en dioxyde de carbone dissous en équilibre avec une atmosphère de gaz carbonique. La solubilité du CO2 dépend de la température ; plus cette dernière est basse, plus le gaz est dissous. On montre que si la température varie de 6°C à 20°C la pression varie alors de 4,5 à 8 bars.
Lorsque l’on veut « faire sauter » le bouchon, le CO2 se détend brutalement dans l’atmosphère ce qui ne permet pratiquement pas d’échange de chaleur avec l’atmosphère : on parle alors de détente adiabatique (ii). Cette diminution de pression s’accompagne d’une diminution de la température. Ce phénomène est bien connu dans les appareils à faire du froid (réfrigérateurs, climatiseurs par exemple).
Or le dioxyde carbone, sous 1 bar, refroidi jusqu’à -78,5°C reste à l’état gazeux mais au-dessous de cette valeur le CO2 passe directement à l’état solide (qui est le contraire de la sublimation) on obtient ce qu’on appelle la carboglace ou la neige carbonique.
Quand on débouche une bouteille de champagne « mise au frais » à 6°C, la détente de 4,5 à 1 bar du CO2 conduit à une température de -77°C donc il reste à l’état gazeux. Mais cette détente refroidit l’atmosphère et la vapeur d’eau qu’elle contient. Il y alors condensation de l’eau en très fines gouttelettes d’eau de taille micrométrique qui diffusent la lumière ambiante pour conduire à une teinte blanchâtre.
Cependant lors qu’on débouche une bouteille de champagne à 20°C, la pression varie cette fois de 8 bar à 1 bar et le CO2 qui se détend voit sa température atteindre -89°C. On obtient alors du CO2 solide sous forme de neige carbonique avec des cristaux de glace de taille submicronique. Ces derniers diffusent la lumière ambiante vers les petites longueurs d’onde du spectre visible en donnant furtivement un nuage de condensation bleu azur (3).
Ceci n’est pas visible à l'œil, mais a été filmé avec une caméra rapide dans le laboratoire du Professeur Gérard Liger-Belair de l’Université de Reims. On peut observer aussi une onde de choc éphémère qui se propage dans le nuage bleuté qui disparait totalement par évanescence au bout de 2 ms après le débouchage. Ceci est illustré par une vidéo de 6 mn réalisée aussi à Reims dans l’équipe d’effervescence du laboratoire (4).
Observation des phénomènes lors du débouchage des bouteilles à 6°C (a) et 20°C (b) filmées à l’aide d’une caméra rapide (Phanton Flex, E.-U.) au bout de 1,2 ms après le saut du bouchon de champagne.
Crédits : © Equipe Effervescence avec l’aimable autorisation du Professeur Gérard Liger-Belair de l’Université de Reims.
Ce phénomène d’onde de choc est bien connu en aéronautique et dans le spatial car il existe dans le sillage des avions et des fusées volant à des vitesses supersoniques sous forme de « disques de Mach » du nom du physicien et philosophe autrichien Ernst Mach (1838-1916) qui les a mis en évidence la première fois (4).
En conclusion
D’autres phénomènes physicochimiques peuvent être invoqués comme par exemple le pétillement du champagne ou les arômes contenus dans les aérosols des gouttelettes au-dessus des flûtes de dégustation ou les méthodes d’analyse d’authentifications des champagnes.
Je tiens ici à remercier vivement Monsieur le Professeur Gérard Liger-Belair de l’Université de Reims pour avoir accepté de relire cette note et de m’avoir donné l’autorisation d’insérer les deux photographies ci-dessus issues de ses travaux.
Jean-Pierre Foulon
(i) Le glucose est à la fois oxydé en dioxyde de carbone et réduit en éthanol
(ii) La modélisation de la détente adiabatique conduit à la formule : P1-ϒ Tϒ = constante où ϒ est le coefficient adiabatique qui dans le cas de CO2 est égal à 1,3 valeur quasi constante entre 0°C et 20°C.
Pour en savoir plus
(1) Site de l’Union des Maisons de Champagne
(2) Pourquoi y-a-t-il des bulles dans mon champagne ? J.-C. Bernier, Question du mois, décembre 2016, Mediachimie.org
(3) Du terroir à la bulle : la science du champagne, G. Liger-Belair, L’Actualité Chimique N° 479 (décembre 2022) p 33-41
(4) Pourquoi le champagne pétille ? La réponse de la science qui vous permettra de briller au réveillon, G.Liger-Belair (RTBF, 22 décembre 2023)
Dans le cadre du colloque " Chimie et sports en cette année olympique et paralympique " du 7 février 2024 à la Fondation de la Maison de la Chimie, l’équipe de Mediachimie.org vous propose de tester vos connaissances au travers d'un quiz ludique et instructif.
À vous de jouer !
Village de la Chimie - 1 et 2 mars 2024
Rubrique(s) : Événements

Le Village de la Chimie des Sciences de la Nature et de la Vie aura lieu les 1 & 2 mars 2024 à Montreuil et en virtuel.
Paris Montreuil Expo
Salon public les 01 et 02 mars 2024
128, rue de Paris - 93100 Montreuil métro Robespierre
Retrouvez toutes les informations sur le site : https://www.villagedelachimie.org/
60 entreprises, 26 écoles et universités et 27 partenaires sont engagés dans le succès de la 21ème édition du Village de la Chimie.
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Sélection des participants au GPJJC 2024
Rubrique(s) : Événements

Le 29 janvier dernier, le jury du GPJJC (Grand Prix des Jeunes Journalistes de la Chimie) s’est réuni à la Fondation pour sélectionner les 4 binômes qui allaient participer à l’édition 2024 du GPJJC.
Les 4 dossiers retenus sont les suivants.
- Comment les PHAs peuvent permettre à la France d’atteindre l’objectif zéro pollution plastique ?
Sarah Costes et Roméo Marmin – École publique de journalisme de Tours (EPJT) - Comment la mécanochimie veut-elle verdir la fabrication de nos médicaments ?
Candice Antiga et Taslime Maazouzi – Centre de formation des journalistes (CFJ) Paris - L’utilisation des nouvelles techniques d’imagerie chimiques pour étudier les peintures archéologiques
Caroline Barathon et Cléa Dubray – École de journalisme de Grenoble (EJDG) - Décarbonation du ciment, se passer du clinker pour diminuer les émissions de CO2
Morgane Anneix et Juliette Laffont – École de journalisme Sciences Po Paris
La prochaine étape sera la rencontre avec le jury le 12 mars prochain à la Fondation, puis trois mois d’investigations pour produire un article et une vidéo.
Nous souhaitons bonne chance aux 4 binômes qui vont concourir.
Rendez-vous en juin pour visionner et lire les productions et surtout connaître le binôme vainqueur du GPJJC 2024.
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Retrouvez le colloque Chimie et sports en cette année Olympique et Paralympique
Rubrique(s) : Événements

Les vidéos et résumés des conférences du colloque Chimie et sports en cette année Olympique et Paralympique du 7 février 2024 sont disponibles sur Mediachimie et sur Youtube ainsi que sur Viméo/Fondation de la Maison de la chimie.
Le quiz post-colloque est également en ligne. À vous de jouer !
Vidéo de la conférence (durée : 9:58)
Source : Colloque Chimie et Sports en cette Année Olympique et Paralympique, Fondation de la Maison de la Chimie, 7 février 2024
Depuis sa création en 1976, la mission dans laquelle s'engage Decathlon est de rendre accessible le plaisir et les bienfaits du sport à tous les sportifs. Qu’ils soient experts ou débutants, c’est en guidant la conception, le développement et la production d’une vaste de gamme de produits sportifs que Decathlon satisfait les besoins des sportifs.
Decathlon investit massivement dans la recherche et le développement au service de l’innovation, de la performance et du développement durable. Des équipes dédiées d’ingénieurs et designers travaillent en collaboration étroite avec les pratiquants et sur les terrains les plus exigeants. La prise en compte et l’interprétation quotidienne de ces retours d'expérience sont intégrés dans le processus de développement, permettant d'ajuster et d'améliorer constamment les produits en fonction des besoins réels des sportifs.
Le travail avec des sportifs de haut niveau permet de comprendre et de repousser les limites de la technologie. La performance de ces produits révolutionnaires ont déjà permis à ces sportifs de décrocher des médailles dans de nombreuses disciplines comme l’athlétisme, le trail ou encore le tennis.
Decathlon utilise la chimie de manière innovante afin d’améliorer la performance de ses produits, en particulier en ce qui concerne les matériaux utilisés. Les chaussures de sport de Decathlon intègrent des nouveautés chimiques dans la conception des semelles dont les mousses permettent d'optimiser l'absorption des chocs, d'améliorer la stabilité et de garantir un confort maximal pendant l'effort.
Decathlon utilise des textiles techniques issus de développements chimiques pour créer des produits adaptés à différentes conditions météorologiques et offrant des performances optimales en termes de légèreté et de résistance. Cette utilisation de la chimie est également essentielle pour assurer la conformité de nos produits selon des standards exigeants visant à garantir la sécurité des collaborateurs et des utilisateurs.
En résumé, la chimie chez Decathlon est également au centre des solutions d'éco‐conception. En explorant des solutions telles que l’utilisation de teinture écologique, de matériaux recyclés et la substitution de substances nocives, l'entreprise s'engage à réduire l'impact environnemental de ses produits pour préserver la nature et créer de la valeur durable tout en maintenant des performances élevées.
Vidéo de la conférence (durée : 18:52)
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Source : Colloque Chimie et Sports en cette Année Olympique et Paralympique, Fondation de la Maison de la Chimie, 7 février 2024
Les données transforment notre quotidien. Ces évolutions impliquent la mobilisation de nouvelles ressources et la construction de nouveaux savoirs et savoir‐faire. Le monde de la performance sportive en est un exemple remarquable via l’émergence de technologies embarqués, de capteurs de toutes sortes, le développement de méthodes d’analyses et des investissements financiers conséquents sur ce champ pouvant générer un avantage concurrentiel.
Cette conférence abordera différents exemples concrets d’apports des données dans le sport de haut niveau en se focalisant sur l’estimation de potentiels, le monitoring et l’estimation de risque de blessures ou encore l’analyse de la concurrence. Bien entendu ces apports seront éclairés par l’aspect concomitant des limites inhérentes à l’utilisation de données et d’exemples ayant instaurer la construction d’une culture data éclairée.
Vidéo de la conférence (durée : 35:17)
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Références :
Sedeaud A., Gagner avec les données : comment mettre les données au service du sport de haut niveau. INSEP éditions. 2024.
Texte : Danièle Olivier et Paul Rigny
Source : Colloque Chimie et Sports en cette Année Olympique et Paralympique, Fondation de la Maison de la Chimie, 7 février 2024
Les activités sportives, de loisir comme de haut niveau, sont souvent associées à l’utilisation d’un objet qui caractérise le sport en question. Cela peut être une perche, une raquette, un ski ou une planche de surf, toutes les pièces d’un bateau à voile ou d’un vélo, un arc et des flèches, etc. Ces objets sont fabriqués grâce à des matériaux qui ont évolué au cours de l’histoire. Si les performances sportives dépendent très largement des qualités athlétiques des sportives et des sportifs qui les réalisent, elles dépendent également des qualités de ces objets, de leurs propriétés physiques afin qu’elles soient les mieux adaptées aux sports comme aux athlètes. Dans le cas des sports paralympiques, les athlètes sont susceptibles d’utiliser des équipements complémentaires (exosquelettes) pour suppléer certaines fonctions, par exemple des fauteuils ou des prothèses pour la mobilité. Dans tous les cas, plus ces objets seront optimisés, plus les performances seront élevées. On comprend assez rapidement que parmi les propriétés recherchées, certaines sont particulièrement importantes : la légèreté car beaucoup de ces équipements doivent être portés, la rigidité ou la souplesse nécessaire aux gestes souhaités, le stockage d’énergie et sa restitution au meilleur moment pour les athlètes, la résistance afin de supporter les niveaux élevés de contraintes au cours des performances, ou toute combinaison de ces différentes propriétés, pour ne citer que celles‐ci.
On montrera dans cette présentation, en quoi les matériaux composites [1], répondent bien à ces objectifs. Ils sont constitués de composants bien connus : des renforts (principalement des fibres de verre ou de carbone) et des matrices (des colles) qui les associent en un objet macroscopique. En ajoutant les nombreuses méthodes actuelles de fabrication, y compris la fabrication additive (impression 3D) on peut ainsi obtenir avec ces matériaux, des géométries très variées à toute échelle [2], qui permettent une infinie variation de ces propriétés et confèrent des avantages importants aux sportifs qui utilisent ces équipements. Les matériaux composites [3], sont ainsi capables de répondre avec beaucoup d’efficacité aux challenges proposés dans de nombreux sports et handisports afin de contribuer à l’amélioration des performances.
Vidéo de la conférence (durée : 33:23)
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Références :
- Y. Rémond, J.F. Caron, Les matériaux composites dans le sport, La chimie et le sport, EDP Sciences, pp. 195‐209, 2011
- M. Baniassadi, M. Baghani, Y. Rémond, Applied micromechanics of complex microstructures, Elsevier, 2023
- D. Gay, Matériaux composites, 6ème édition, Lavoisier, 2020
Source : Colloque Chimie et Sports en cette Année Olympique et Paralympique, Fondation de la Maison de la Chimie, 7 février 2024
Comment garantir une performance optimale pour les athlètes ?
Les matériaux jouent un rôle fondamental dans la conception d'équipements sportifs de performance, influençant directement la qualité, la fonctionnalité, la durabilité et la sécurité des articles utilisés par les athlètes. Il est donc impératif de pouvoir proposer des matériaux innovants permettant de repousser les limites de la performance.
Arkema est un leader français de la chimie de spécialité. Le groupe est organisé en trois segments d’activité : adhésifs, matériaux avancés et revêtements. Via sa branche Polymères de Haute Performance, Arkema est au service des athlètes depuis plus de 40 ans. Partenaire des plus grandes marques, ses matériaux mondialement connus Pebax® et Rilsan® propulsent nombre d’équipements de sport de haut niveau dans de nombreux sport comme la course à pied, le football, le handball, le tennis, le cyclisme, l’athlétisme, le ski ou encore le golf. Chaque composant de ces équipements ayant des besoins spécifiques, nos matériaux sont disponibles sous différentes versions : rigides, renforcés, souples ou de formes mousses : films ou fibres textiles pour couvrir un maximum de besoins.
Au‐delà de la performance, et pour faire face aux préoccupations croissantes liées aux enjeux environnementaux, l’industrie sportive s’adapte pour développer des équipements avec une empreinte environnementale réduite. Arkema s’inscrit parfaitement dans cette démarche puisque les matériaux Rilsan® et Pebax® sont fabriqués à partir d’une ressource végétale : l’huile de ricin, sans compromis de performance et permettant des stratégies d’éco‐conception ou d’approche monomatière facilitant le recyclage. Arkema a également un programme de recyclage nommé Virtucycle® permettant de créer des boucles de recyclage pour régénérer des matériaux après leur utilisation.
Dans cet élan, les échanges fructueux entre les athlètes et les marques, combinés à une orientation vers le développement durable, établissent une trajectoire prometteuse pour l'avenir de l'industrie sportive.
Vidéo de la conférence (durée : 11:52)
Vidéo de la conférence (durée : 11:06)
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Texte : Danièle Olivier
Source : Colloque Chimie et Sports en cette Année Olympique et Paralympique, Fondation de la Maison de la Chimie, 7 février 2024