Chapitres
Répartition de l'eau à la surface de la Terre
L’eau est l’élément le plus répandu sur la planète mais aussi le constituant le plus important des êtres-vivants.
L'Homme est en effet lui-même constitué de 70% d'eau).
97,5% de l'eau présente sur Terre est salée. Elle constitue donc les océans et les mers de notre planète. Au niveau des hémisphères, celui du nord comporte moins d'eau que celui du sud et toutes les étendues salées de ces deux hémisphères représentent 1350 millions de km3. Ils recouvrent donc les deux tiers de la planète.
Le reste de l'eau disponible sur Terre est de l'eau douce. Parmi ces dernières, 2,59% sont immobilisées par les eaux souterraines ou sous forme de glace (eau non directement disponible pour les êtres-vivants). Les 0,1% restants représentent l'eau de surface et l'eau d'humidité du sol, ces dernières étant accessible des être-vivants.
Le plus grand réservoir d'eau douce au monde est le lac Baïkal. Il se situe en Sibérie et représente 1/5 du réservoir mondial avec une profondeur plus de 1600 mètres !
Les différents états de l'eau
Dans la nature, l'eau se trouve sous plusieurs formes, l'état liquide, l'état solide et l'état gazeux.
L'état liquide est caractérisé par un volume constant c'est à dire qu'il ne change pas suivant le récipient qui le reçoit. Effectivement si nous versons de l'eau, nous observons qu'il ne prend pas la totalité du verre. La surface libre qui délimite le liquide au repos est horizontale. De plus les liquides prennent la forme des récipients qui les contiennent.
L'état solide est caractérisé lui aussi par un volume constant et surtout par une forme propre c'est à dire que sa forme ne varie pas avec le récipient comme dans le cas des liquides.
L'état gazeux est caractérisé par le fait qu'il occupe tout le volume du récipient qui le contient. Il n'a donc pas de forme propre.
Nous allons retrouver ces états dans l'étude du cycle de l'eau en précisant les mécanismes qui permettent de passer d'un état à un autre.
Il existe en tout 6 changements d'états possibles pour l'eau. Ce sont les six transformations fondamentales qui interviennent en chimie.
La fusion
La fusion intervient lorsque de la glace fond. Par exemple, un glaçon dans un verre d'eau. Il s'agit donc du passage de l'état solide à l'état liquide.
La vaporisation
La vaporisation est le passage de l'état liquide à l'état gazeux. Même si le nom est proche, cela n'a aucun rapport avec le fait de projeter de l'eau avec un vaporisateur.
La vaporisation a lieu lorsqu'on laisse évaporer de l'eau au soleil ou quand on la porte à ébullition.
La liquéfaction
Il s'agit de la transformation inverse de la vaporisation. Elle intervient quand de la vapeur d'eau se transforme en eau liquide.
La liquéfaction a lieu soit par compression : la pression qui augmente rends l'eau gazeuse liquide ou par refroidissement et dans ce cas le gaz refroidit pour devenir liquide, c'est la condensation.
La solidification
La solidification est le phénomène durant lequel l'eau liquide devient solide. Cela se produit quand elle gèle, on parle alors de congélation. L'eau se met à se solidifier une fois qu'elle descend en dessous de 0° C.
L'eau peut aussi se solidifier en cas de cristallisation ou d'augmentation de la pression.
La sublimation
La sublimation intervient quand l'eau passe directement de l'état solide à l'état gazeux. Cela fait que la glace devient vapeur sans même passer par les étapes habituelles de fusion et de vaporisation.
Cela peut arriver lorsque de l'eau très chaude entre en contact avec de l'air très froid. Elle part alors en fumée blanche (de la vapeur d'eau).
La condensation solide
La condensation solide est le phénomène qui se produit lorsque de l'eau sous forme de vapeur vient toucher une surface très froide. Par exemple, si l'on souffle sur une vitre gelée, la vapeur d'eau contenue dans notre respiration gèlera instantanément en se transformant en eau solide.
Le cycle de l'eau
L'eau des océans, fleuves, rivières et autres cours d'eau (liquide) s'évapore sous forme de vapeur d'eau (gaz), la végétation aussi émet de la vapeur d'eau par le processus d'évapotranspiration. Dans les nuages cette vapeur se condense en eau liquide.
Suivant la température et la pression, dû à l'altitude, l'eau peut se solidifier pour former de la neige (solide). Après une certaine accumulation dans les nuages, il y a chute de pluie ou de neige, ce sont les précipitations.
Ces précipitations vont ruisseler dans les cours d'eau, dans le cas de la neige, elle doit avant fondre, c'est la fusion. Ce ruissellement permet à l'eau de se retrouver son point initial, elle a formé un cycle.
Le cycle de l'eau est le processus selon lequel l'eau se déplace entre différents endroits, tout en changeant de forme et d'état.
On parle de cycle puisque il n'y a aucune perte, la quantité d'eau qui entre dans ce processus reste toujours la même, elle subit juste des modifications d'états.
C'est un cycle biogéochimique.
Cycle biogéochimie : les cycles biogéochimiques concernent le cycle des éléments chimiques nécessaires à la manifestation et au déploiement de la vie. Les éléments chimiques sont stockés dans des réservoirs qui sont :
- L’atmosphère ;
- L'hydrosphère et les éléments qui s'y forment ;
- Les sols et les roches de la lithosphère ;
- La biosphère.
Le cycle de l'eau se distingue néanmoins des autres cycles biogéochimiques par deux caractéristiques : la molécule d'eau ne subit aucune transformation au cours de son cycle et les êtres-vivants y interviennent très peu.
L’Office International de l'Eau, abrégé en OIEAU est une association française qui a pour but la protection des ressources en eau de la Terre et qui vient en discussion avec de nombreux acteurs comme les dirigeants d’entreprises, les politiques ou encore les infrastructures publiques afin de veiller à la bonne utilisation de l’eau et au respect des ressources de cette dernière.
Leur mission est axée autour de 6 axes :
- Diffuser une information fiable adaptée aux besoins de ses différents partenaires ;
- Réunir, analyser et rendre facilement disponible la documentation scientifique, technique, économique et institutionnelle sur les différents domaines de l’eau, assurer une veille technologique permettant d’actualiser en permanence et en temps réel les connaissances, de rendre mieux disponible l’information réglementaire et normative, notamment européenne ;
- Contribuer à la formation dans les différents métiers de l’eau et faciliter leur adaptation permanente, d’une part aux nouveaux emplois, fonctions et qualifications induits par le progrès technique et, d’autre part, à la variété des contextes locaux, régionaux ou nationaux ;
- Permettre l’expression des priorités de la communauté professionnelle et des usagers sur les thèmes d’études et de recherche, participer à l’animation des programmes d’études de portée générale lancée par les Pouvoirs Publics, valoriser les connaissances et diffuser les résultats auprès des utilisateurs intéressés, réaliser accessoirement des études et expérimentations appliquées, en complémentarité et cohérence, avec les établissements spécialisés de recherche et d’enseignement ;
- Collaborer aux programmes pour la gestion et la synthèse de données sur la qualité de l’eau, les pollutions, les ressources aquatiques et la protection des milieux, initiés notamment par l’Institut français de l'environnement et l’Agence européenne pour l'environnement ;
- Développer des capacités d’expertise et d’évaluation dans ces domaines.
Les précipitations et leurs états
Toutes les précipitations que nous subissons à la surface de la Terre ne présentent pas d'états identiques. En effet, dans certains cas il s'agit de précipitations solides et dans d'autres il s'agit de précipitations liquides.
La pluie
C'est un phénomène qui se forme à partir des gouttelettes contenues dans les nuages ou des cristaux de glaces qui ne sont pas assez froids pour rester congelés lors de leur chute.
Il existe plusieurs formes de pluies : la bruine qui est caractérisée quand les gouttes d'eau mesurent moins de 1,5 mm ; la pluie verglaçante qui se forme quand les conditions de pression et température du sol sont inférieures au point de congélation alors que ce n'était pas le cas dans l'atmosphère.
La grêle
Elle est représentée par des billes de glace mesurant de 5 à 50 mm même si parfois ces billes, appelées grêlons, peuvent atteindre la taille d'une balle de tennis. Leur vitesse de chute monte jusqu'à 160 km/h, ce qui cause de nombreux dégâts.
La neige
Les conditions pour l’apparition de neige sont très particulières. De la vapeur se transforme en cristaux de glace et ces derniers doivent s'assembler rapidement pour former des flocons. Ce procédé à lieu à des températures qui permettent d'éviter la fonte du flocon durant sa chute. En moyenne, il neige entre -3°C et 3°C.
Le grésil
Il est composé de grêlons qui sont devenus liquides durant leur chute mais se remettent à geler une fois entrés dans la masse d'air froide inférieure à 0°C. Son cœur reste donc liquide et son enveloppe solide.
Expérience à réaliser
Objectifs
- Faire émerger les représentations des élèves sur l'eau et ses différents états ;
- Susciter la curiosité, motivation de la démarche de recherche.
Matériel
Etape 1 : Une feuille blanche et des feutres pour l’enseignant.
Etape 2 : La feuille blanche affichée au tableau.
Pour chaque élève : un questionnaire.
Le même questionnaire affiché en grand format au tableau.
Etape 3 : La feuille blanche affichée au tableau.
Le questionnaire affiché en grand format au tableau, rempli au préalable à partir des réponses recueillies à l’issue de l’étape 2.
Pour chaque élève : la feuille blanche reproduite en format A4 et le questionnaire rempli par lui.
Déroulement
Etape 1 (env. 20mn)
Dans le coin regroupement
L’enseignant pose la question : « L’eau, d’après vous qu’est-ce que c’est ? »
Il note toutes les réponses, puis relance le débat : « Que savez-vous sur l’eau ? Comment se présente-t-elle dans la nature ? »
Il note à nouveau toutes les réponses, puis relit ce qui a été dit.
Etape 2 (env. 20mn) plus tard
Les élèves relisent ce qui a été écrit sur l’eau.
.L’enseignant présente le questionnaire : « Je voudrais maintenant savoir ce que pense chacun de vous, c’est pourquoi je vais vous demander de répondre à ces questions. »
Le questionnaire est distribué à chaque élève. Les questions sont lues ensemble (si possible par des élèves, puis reprises par l’enseignant)
Etape 3 (env. 20mn) plus tard
Les élèves relisent ce qui a été écrit sur l’eau.
L’enseignant présente les résultats du questionnaire : « Maintenant nous allons devenir des savants. Ce que nous avons devant les yeux constitue une étape importante du travail des savants : cela s’appelle des hypothèses. C’est ce que vous pensez, les idées que vous avez. Maintenant, en bons savants, il va falloir les vérifier en faisant des expériences. »
Les élèves collent leurs hypothèses sur le cahier de découverte du monde sous le titre « L’eau dans tous ses états. »
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Bonjour, vous avez dû commettre la même erreur que moi, en plaçant le lien du questionnaire avec l’adresse de votre document (privé) au lieu de l’adresse publique du document.
Je ne suis peut-être pas très claire, mais voilà comment procéder. Il faut que vous ouvriez la page du questionnaire (qui est accessible à tous : http://www.intellego.fr/soutien-scolaire-CP/aide-scolaire-Physique/L-eau-questionnaire/20391), et que vous copiez cette adresse-là dans votre document.
N’hésitez pas à me demander des explications complémentaires. C’est très simple à faire mais très compliqué à expliquer par écrit.
Cordialement.
Rebecca