Glacon qui fond dans de l'eau

[zoup1]

Bonjour,

Sur les discussions sur la fonte des glaces on entend souvent cela ; Il est bien connu que d'après Archimède lorsqu'un glacon, qui flotte à la surface de l'eau, fond, le niveau de l'eau n'augmente.

Je suis parfaitement d'accord avec cette affirmation lorsque l'on a affaire à un glacon qui flotte sur de l'eau douce, mais qu'en ait-il lorsqu'il flotte sur de l'eau salée comme c'est le cas pour la banquise ???

A votre avis c'est la même chose, le niveau de l'eau monte ou il descend ?
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[invite40b5f25a]

L'eau salée étant plus dense que l'eau douce, le niveau d'eau devrait monter au final... mais si peu qu'on ne le prend pas en compte...

[zoup1]

IL ne s'agit pas ici de savoir si l'effet est négligeable ou pas... juste de savoir s'il existe !!!!

[inviteccb09896]

Pour répondre à ces question il faut d'abord savoir :

Q1. la densité volumique du glaçon (connue) p(g:H2O)

Q2. la densité volumique de l'eau salée (à déterminer) p(l:h20:NaCl)

Notations : g=glace, l=liquide

Hypothèse : on peu admettre je pense sans trop de risques que p(l:H20:NaCl)>p(g:H2O)

Rappel : un glaçon d'eau PURE qui fond dans de l'eau PURE ne fait pas monter le niveau d'eau. Effectivement, Archimède te dit que sa partie immergée prend la place d'un volume d'eau dont la masse est égale à celle du glaçon. Donc si le glaçon fond, effectivement son volume va diminuer mais il va prendre exactement le volume de ce qui était sa partie immergée... bref le niveau de l'eau ne change pas.

Q3. L'influence du sel sur les liaisons intermoléculaires du H2O (pour savoir ce que cela fait de mettre du sel dans un volume déterminé d'eau)

Considérons les deux cas opposés :

C1. Le sel fait augmenter la densité volumique et l'eau pure fondue du glaçon (qui dilue le sel... déjà dilué...) fera donc diminuer la densité totale de sel par rapport au volume d'eau initial, ce qui fera baisser le niveau.

C2. In extenso : l'inverse

J'espère que j'ai pas dit de bêtises

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8ef897e4]

Il me semble que pour faire augmenter le volume d'eau en y ajoutant du sel, il faudrait atteindre la saturation. Autrement dit, pourvu que la quantite de sel soit petite, on peut toujours negliger son influence sur le volume. Sauf si... le volume d'eau depend de l'effet de la pression atmospherique, cet effet dependant lui-meme de la densite du liquide. Dans ce cas, on peut imaginer qu'une dilution -> diminution de la densite -> augmentation de l'effet de la pression atmospherique -> baisse du niveau d'eau !!! Sauf que, la dilution par elle-meme, a deja fait augmenter le niveau des le debut. Tout depend du degre de sophistication, du nombre de details... On peut aussi se demander : quel sera l'effet de la presence d'ions sur la repulsion/attirance des molecules ? Les molecules d'eau sont polaires, elles s'attirent, ce qui permet a l'eau de rester plus facilement sous forme liquide sans s'evaporer. La presence d'ions peut induire un ecrantage dans cette attraction, ce faisant augmenter le volume et la propension a s'evaporer. De plus ces deux derniers effets sont contradictoires : plus d'evaporation, moins de volume. Que faire ? Faut-il etablir un systeme d'equation differentielles a 17 variables, en tenant compte de l'influence de l'evaporation de l'eau sur la pression ambiante de la piece, ainsi que du temps de reaction de l'experimentateur une fois que l'etat "fondu" aura ete defini, et de la dependance de l'indice de refraction a l'interface verre/air selon la pression et la quantite de vapeur.

Tout cela n'est-il pas negligeable ?


Voici mon parti : je suis feneant ! L'effet pricipal n'est-il pas de loin celui des differences de densites initiales ?

[inviteccb09896]

Tout cela n'est-il pas negligeable ?

Plutôt que de négliger certaines choses, mon approche (assez générale et pas fausse) me semble très satisfaisante. Ensuite, ce n'est qu'une question de tables numériques (voir chez les ingénieurs...)

[zoup1]

Je n'aime pas trop cette facon de renvoyer les choses sur les "ingénieurs". Il y a me semble-t-il un petit côté méprisant dans la formulation qui me semble bien mal placé.

Ici on pourrat ne pas se poser trop de question et dire que l'eau salée est effectivement plus dens que l'eau pure...

[inviteccb09896]

Je n'aime pas trop cette facon de renvoyer les choses sur les "ingénieurs". Il y a me semble-t-il un petit côté méprisant dans la formulation qui me semble bien mal placé.

C'est juste une boutade.... sinon cela signifierait je me méprise moi-même alors (tiens... il faudrait que j'y pense un jour... )

[invite8ef897e4]

Plutôt que de négliger certaines choses, mon approche (assez générale et pas fausse) me semble très satisfaisante. Ensuite, ce n'est qu'une question de tables numériques (voir chez les ingénieurs...)

Mon probleme habituellement c'est que j'ai justement tendance a essayer d'etablir le systeme d'equations differentielles a 73 inconnues (ah ! l'inflation...) alors qu'il est parfois evident des le depart qu'une contribution majeure va imposer un comportement general. Les ingenieurs (j'en viens aussi) ont certes une facheuse tendance a l'approximation lineaire. Les physiciens quant a eux, font l'approximation lineaire aussi, evaluent la contribution de second ordre par une borne superieure, et annoncent qu'ils reussiront a faire leur experience si on leur alloue un budget, puis seulement passent du temps a evaluer la barre d'erreur veritable avec precision. Ensuite, les donnees experimentales d'abord.

[invitea3fc981a]

On est tous d'accord pour dire qu'un glaçon qui flotte sur l'eau, en fondant, ne va pas faire changer le niveau de l'eau. Pour s'en convaincre il suffit de faire l'expérience avec un gros glaçon dans un verre d'eau quasiment rempli.

En revanche pour ce qui est de la fonte des glaces polaires à la surface de la planète, le problème est tout autre : en effet au pôle Nord, la glace recouvre un continent, au lieu de flotter bêtement sur l'eau. Donc si elle fond, elle se déversera dans les océans et en fera monter le niveau.

[Narduccio]

en effet au pôle Nord, la glace recouvre un continent

Au pole Nord, la glace recouvre l'océan artique; au pole Sud, elle recouvre le continent Antartique.

[invite8c514936]

Juste deux mots pour repondre au commentaire d'Humanino :

Il me semble que pour faire augmenter le volume d'eau en y ajoutant du sel, il faudrait atteindre la saturation

C'est le contraire en fait, l'eau salee est plus dense que l'eau pure (regarde cette experience amusante ).

Ce qui se passe,c'est que les ions Na⁺ et Cl^- qu'on ajoute dans l'eau perturbent les interactions electrostatiques entre les molecules d'eau,elles se substituent aux liaisons hydrogene (responsables de la densite assez faible de l'eau), en quelque sorte, et du coup diminuent la densite...

[invite8bb88f80]

S'il s'agit de la fonte des glaces, tout le monde s'accorde sur le fait que le niveau des océans monte.

S'il s'agit d'un glaçon dans un verre, c'est différent.

[invite8c514936]

"tout le monde s'accorde sur le fait que le niveau des océans monte", certes, mais des fois tout le monde s'accorde sur des trucs faux, et c'est interessant de voir pourquoi le cas du glacon dans le verre est different de celui des icebergs... La remarque precedente de Konrad est tres pertinente, si toute la glace du globe etait sous forme d'icebergs flottant sur les oceans, leur fonte ne conduirait qu'a une faible elevation du niveau moyen des eaux (100 % d'accord avec ta reponse ced00).

[invite8bb88f80]

Quelle est la densité de la glace ? 0,9 je crois donc le volume du glaçon est de 1, 1111 si c'est un glaçon d'une unité

peut-on dire que les 9/10 sont immergés, soit 1,000

le 1/10 émergeant, 0,1111

on imagine un glaçon à la forme du verre, strictement cylindrique

le volume suite à la fonte de l' immergé sera de 0,9
émergé de 0,1.

La baisse créée par l'immergé, moins 0,1 est compensée par le 0,1

donc le niveau ne change pas.

bof, je ne suis pas satisfait de cette démonstration

[invitea3fc981a]

Au pole Nord, la glace recouvre l'océan artique; au pole Sud, elle recouvre le continent Antartique.

Oups faudra que je revoie ma géographie...........

bof, je ne suis pas satisfait de cette démonstration

C'est pourtant bien une façon de montrer qu'un glaçon flottant n'augmente pas le niveau de l'eau en fondant.

[invite0ae7b3a9]

Bonjour à tous,
Je ne suis pas tout à fait d’accord. En effet en théorie un glaçon qui fond dans un ver d’eau ne devrait pas changer le niveau d’eau du vers. Malheureusement ce n’est pas tout à fait vrai, car sous l’effet de la fonte le glaçon va refroidir (effet THERMIQUE) la masse globale de l’eau non gelée et en réduire le volume. Effectivement pas énormément mais le volume global final est un peu inférieur.
Salutation à tous.

[invite8c514936]

bof, je ne suis pas satisfait de cette démonstration

Pourquoi ? Si c'est parce qu'il semble que deux choses differentes se compensent miraculeusement, ce n'est pas le cas. La fraction immerge de l'iceberg et la densite de la glace sont intimement reliees, et c'est effectivement le meme facteur qui se simplifie dans ta demonstration, qui est tout-a-fait valide. Une maniere plus directe est d'utiliser le theoreme d'Archimede, comme deja mentionne plus haut.

sous l’effet de la fonte le glaçon va refroidir (effet THERMIQUE) la masse globale de l’eau non gelée et en réduire le volume.

Youpi on se met a pinailler !!! (je ne rale pas, alaina, je suis vraiment content quand on pinaille...). Alors ce que tu dis n'est pas tout a fait exact non plus. L'eau a la pression atmospherique a un maximum de densite a 4 degres, donc si au depart l'eau est a une temperature superieure, la baisse de temperature du a la fonte du glacon va effectivement reduire le volume total. Maintenant si l'eau part d'une temperature inferieure a 4 degres, la baisse de temperature va conduire a une augmentation du volume total !