I. Carte d'identité
II. La composition de l'eau
III. Les états naturels de l'eau
IV. La physique de l'eau
V. La chimie de l'eau
VI. Eaux minérales et eaux de source
VII. Expérience : la fusion de l'eau
VIII. Saisie des donnéesIX. Retour à la page d'accueil
NOMS :
A l'état solide: glace
FORMULE :
H2O
ODEUR :
Inodore
COULEUR :
Incolore
SAVEUR :
Aucune
FORMULE DE LA MOLÉCULE :
Molécule coudée
NOMS DES CHANGEMENTS D'ÉTATS:
MASSE MOLAIRE:
18 g.mol-1
PROPRIÉTÉS PHYSIQUES:
* Sous la pression atmosphérique normale
AUTRES INFORMATIONS:
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Pendant des siècles, l'eau fut considérée comme un élément. En fait, c'est seulement à la fin du XVIIIeme siècle que l'on découvrit la nature réelle de l'eau grâce au physicien anglais Henry Cavendish qui en fit l'analyse, démontrant ainsi qu'il s'agissait d'un corps composé, formé d'hydrogène et d'oxygène. En 1783, le chimiste français Antoine Laurent Lavoisier effectua l'opération inverse, la synthèse, c'est à dire qu'il parvint à reconstituer de l'eau à partir de ses deux éléments. Dans une étude scientifique présentée en 1804, le chimiste français Joseph Louis Gay-Lussac et le naturaliste allemand Alexandre Von Humboldt démontrèrent conjointement que la molécule d'eau était constituée de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène, comme l'exprime la formule actuelle H2O. Enfin par la suite, on découvrit que la molécule d'eau était une molécule coudée et qu'elle formait un angle de 104,5°.
L'eau possède trois états physiques: solide, liquide, gazeux. L'eau qui est sur la terre change d'état physique grâce surtout à l'énergie solaire. Les perpétuelles transformations que subit l'eau (surtout sous l'influence des variations de température) contribuent pour une large part à modifier l'aspect de la surface terrestre. Il ne faut pas oublier que les conditions climatiques de notre planète n'ont pas toujours été les mêmes que maintenant. Depuis que l'hydrosphère s'est formée (il y a des millions et des millions d'années) les époques de froid intense ont succédé à des périodes plus clémentes. Durant chaque règne du froid, d'immenses masses d'eau se transformaient en glace, faisant ainsi baisser le niveau des océans. Et lorsque la température se réchauffait, c'est le phénomène inverse qui se produisait, la fonte des neiges et des glaciers augmentant sensiblement le niveau des eaux fluviales et marines. Aujourd'hui, ce cycle s'observe annuellement dans bien des régions du monde mais de façon très atténuée: l'eau gèle en hiver, fond au printemps et s'évapore en été.
1) L'eau à l'état solide:
L'eau prend l'état solide lorsque la température est inférieure à O °C pour l'eau douce et -2 °C pour l'eau salée, c'est le cas de la glace. La glace est formée de cristaux hexagonaux.
L'eau, à l'état solide, possède plusieurs anomalies. En effet, contrairement à la plupart des autres liquides, la première anomalie de l'eau à l'état solide, c'est que la glace se forme d'abord à la surface. La deuxième anomalie c'est que la densité de la glace est inférieure à celle de l'eau liquide, ce qui explique pourquoi les glaçons flottent.
L'eau solide couvre seulement 4% de la surface du globe: On la trouve dans les glaciers et surtout dans les calottes polaires
L'eau est liquide lorsque la température est comprise entre 0 °C (température de congélation) et 100 °C (température de fusion). Sur la Terre, la plupart de l'eau est présente sous cette forme: océans, mers, lacs, cours d'eau...
L'eau prend l'état gazeux lorsque la température est supérieure à 100 °C, c'est le cas de la vapeur d'eau. La vapeur d'eau est un gaz incolore et entre dans la composition de l'atmosphère terrestre sous forme de nuages.
En passant à l'état gazeux les molécules sont alors si agitées que les forces d'attraction ne jouent pratiquement plus.
Selon la légende, le roi de Syracuse, cité où vivait Archimède au IIIeme siècle av. J-C, avait commandé une couronne d'or. Quand on la lui donna, il craignit d'avoir été volé et qu'on eût mélangé à l'or une certaine quantité d'argent. Il décida de consulter Archimède, qui commença à réfléchir au problème. Les Anciens avaient l'habitude d'aller aux bains publics pour méditer. A peine Archimède se fut-il mis dans l'eau qu'il eut une idée lumineuse... Il sortit tout nu dans la rue en criant: "Eurêka! Eurêka!". Qu'avait donc trouvé Archimède ? Tout simplement, la manière de mesurer le volume et la densité de la couronne et donc de n'importe quel corps solide insoluble. Si un homme entre dans une baignoire emplie jusqu'au bord, il fera déborder un volume d'eau égal à celui de son propre corps. Il se passera la même chose si l'on plonge une couronne métallique dans de l'eau: elle déplacera son propre volume. Si l'on avait connu le volume et le poids de la couronne et la densité ou le poids de l'or pur, ainsi que ceux de l'argent (métal plus léger), il eût été possible de vérifier si la couronne était pure ou non. Selon la légende, la couronne du roi de Syracuse était fausse, et le joaillier le paya de sa vie.
La découverte d'Archimède peut s'exprimer de la façon suivante: « Tout corps plongé dans un liquide subit une poussée vers le haut équivalente au poids du liquide qu'il déplace »
L'étude de la propagation du son dans l'eau est d'un grand intérêt, surtout en mer. Dans l'eau de mer, la lumière pénètre très peu, les ondes radio ne vont pas au-delà de quelques dizaines de mètres, et le rayon laser atteint tout au plus quelques centaines de mètres. Les ondes sonores, elles, dépassent toutes les autres; dans des circonstances favorables, elles peuvent atteindre plusieurs kilomètres. D'autre part, le son va quatre fois et demie plus vite dans l'eau que dans l'air: il atteint un kilomètre et demi par seconde, tandis que dans l'air, il met une minute pour parcourir dix kilomètres.
Les expériences définitives à ce sujet furent faites par Colladon et Sturm, en 1827, sur le lac de Genève.
Le son était produit par une cloche qu'un marteau frappait sous l'eau au moyen d'un levier coudé ; le marteau, en s'abaissant, entraînait une torche qui allumait de la poudre . Dans une barque placée à une certaine distance, l'autre observateur voyait la lumière et percevait le son au moyen d'un grand cornet acoustique, immergé dans le lac... La vitesse trouvée fut de 1435 mètres par seconde, à la température de 8,1°C.
En raison du rôle essentiel qu'elles jouent dans notre vie quotidienne et dans de nombreuses disciplines scientifiques, les solutions doivent être étudiées avec un soin tout particulier.
Voyons d'abord une solution de sel ordinaire dans de l'eau. Nous pouvons prendre un litre d'eau et y ajouter du sel; en remuant un peu avec une cuiller, nous constaterons que le liquide devient de plus en plus salé. Puis il arrive un moment où il est inutile d'ajouter du sel: celui-ci reste au fond de l'eau et ne se dissout plus. Cela se produit quand nous avons mis approximativement trente-six grammes de sel dans le liquide. En langage scientifique, on dit que la solution est devenue de plus en plus concentrée, qu'elle a fini par se saturer. Mais les substances solubles dans l'eau ne se comportent pas toutes comme le sel. Par exemple, le sucre se dissout jusqu'à un maximum de cinq cents grammes dans de l'eau bouillante, mais si celle-ci se refroidit ou s'évapore, il se forme un sirop plus ou moins épais.
L'eau réagit avec d'autres substances et forme ainsi de nouveaux composés. Par exemple, si nous prenons un peu de chaux vive et si nous ajoutons de l'eau, il se produit une certaine effervescence et un dégagement de chaleur. Ceci indique qu'il se passe quelque chose dans le mélange des deux substances: une réaction chimique. Ce qui reste après cette réaction, c'est de la chaux éteinte. On dit que la chaux vive (ou l'oxyde de calcium de formule CaO) et l'eau ont réagi pour former de la chaux éteinte (ou hydroxyde de calcium de formule Ca (HO) ). L'équation bilan de cette réaction est:
VI. Eaux minérales et eaux de source:
Attention aux étiquettes ! Les eaux mises en bouteille ne relèvent pas toutes de la même appellation et se répartissent en plusieurs catégories.
Ce sont des eaux qui contiennent des minéraux et présentent des propriétés thérapeutiques normalement reconnues par l'Académie de la médecine, bien que ce ne soient pas des médicaments. Leur exploitation est autorisée et contrôlée par le ministère de la Santé. La minéralisation est variable: faible pour Evian, Volvic et Perrier; moyenne pour Badois, Vittel et Contrexéville; importante pour Vichy Célestins et Vichy Saint-Yorre.
VII. Expérience : la fusion de l'eau :Les eaux de source viennent de nappes souterraines; potable à l'état naturel, elles ne subissent pas de traitement. Leur minéralisation est limitée à 2 grammes par litre et leur consommation est autorisée par le préfet du département tandis que leur contrôle est effectué par le laboratoire départemental agréé. Elles représentent le cinquième du marché français.
1) Description de l'expérience
1. Dans un ballon, on verse une quantité de glace dont on mesurera au préalable la masse.
2. On place le bec Bunsen sous le dispositif ;
on a alors t = 0 (si t mesure le temps)
3. On relève régulièrement T la température grâce au thermomètre plongé dans le récipient.
4.2) Entrée des données :
Chaque série de données devra comporter 1 mesure pour la masse de glace chauffée, 12 mesures du temps et 12 relevés de température.
Toutes ces données doivent être ensuite validées par le bouton correspondant !
Temps
(en secondes)Température
(en °C)Temps
(en secondes)Température
(en °C)t1 s T1 °C t2 s T2 °C t3 s T3 °C t4 s T4 °C t5 s T5 °C t6 s T6 °C t7 s T7 °C t8 s T8 °C t9 s T9 °C t10 s T10 °C t11 s T11 °C t12 s T12 °C
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