Température de l'eau de mer?

[orhi]

Bonjour à tous!
Dans un exercice de mon examen de sc. physiques, il était question d'un animal qui nageait à 20m de profondeur, dans l'eau de mer. Une des données de l'exercice manquait et quand on l'a demandé au prof il a répondu presque tout de suite. La question était : "A cette profondeur, on prend la température de l'eau égale à combien?". Et la réponse a été : "287K."
Mon actuelle question n'a rien à voir avec l'exercice en question, je trouve juste que le fait de donner quasiment instantanément cette température m'a un peu surpris. En même temps, le prof avait déjà sûrement fait l'exercice, mais la température m'a parut élevée! Donc je vous pose la question : quelle est la température de l'eau de mer à une profondeur de 20 mètres? Et comment peut-on la trouver?
Merci d'avance!
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[calculair]

Bonjour à tous!
Dans un exercice de mon examen de sc. physiques, il était question d'un animal qui nageait à 20m de profondeur, dans l'eau de mer. Une des données de l'exercice manquait et quand on l'a demandé au prof il a répondu presque tout de suite. La question était : "A cette profondeur, on prend la température de l'eau égale à combien?". Et la réponse a été : "287K."
Mon actuelle question n'a rien à voir avec l'exercice en question, je trouve juste que le fait de donner quasiment instantanément cette température m'a un peu surpris. En même temps, le prof avait déjà sûrement fait l'exercice, mais la température m'a parut élevée! Donc je vous pose la question : quelle est la température de l'eau de mer à une profondeur de 20 mètres? Et comment peut-on la trouver?
Merci d'avance!

Bonjour,

Je me jette à l'eau pour te repondre,

Je ne sais pas si même dans les mers tropicales l'eau à 20 m est à 4 °C
Il faut savoir que c'est à cette temperature que la densité de l'eau est maximum.

Donc l'eau au fond des mers doit être à 4°C, c'est aussi la temperature de l'eau au fond des "lacs gelés" en surface.

Voila ce qui explique la reponse du prof sans utiliser de thermomètre...

[inviteaa85155c]

Exact, mais il s'est gourré de 10 °C !

0°C = 273,15 K

donc 4°C = 277,15 K (et non 287 K)

[LPFR]

Bonjour.
Eh non, Calculair. Les 4°C correspondent à 277 K. Et la température donnée par le prof est 14°C.
Mais je suis d'accord avez vous et j'aurai aussi dit 4°C si l'eau n'est pas trop agitée.

Je ne sais pas jusqu'à quelle profondeur le soleil chauffe l'eau en été. Peut-être que les 14°C correspondent bien à la réalité à 20 m, pendant la bonne période de l'année et dans la bonne mer.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteaa85155c]

Je crois qu'en toute saison, en tout endroit (à la surface de la terre...), à 20 m de profondeur l'eau doit être à 4°C à cause de la pression. A confirmer si cette règle intervient dès 20 m

[LPFR]

Bonjour Big Benne.
Je n'ai pas compris "à cause de la pression".
Je ne vois pas ce que vient faire ici la pression.

Et je serais très surpris que dans la Grande Barrière de Corail, la température soit de 4°C à 20 m. Je parierais pour 24-25°C.
Au revoir.

[FC05]

C'est quoi cette question ?

C'est un peu comme si je demandais quelle est la température à 1000 m d'altitude !

Tu t'es juste fait(e) bluffer !

PS : je plonge en apnée jusqu'à 20 m, en été et elle n'est jamais à 4°C ... enfin en Méditerranée et aussi dans le pacifique sud (pas très au sud quand même).

[inviteaa85155c]

You're right LPFR (comme toujours...)

Je viens de me renseigner d'un peu plus près : les 4 °C c'est pour l'eau douce sous haute pression, c'est une température minimum, et non la température que doit avoir l'eau quand elle est soumise à une forte pression comme je le disais.

Donc sous les tropiques elle peut rester relativement chaude même en grande profondeur
http://jubil.upmc.fr/sdx/pl/doc-tdm....s=&ai=#page392
(7,5°C à 709 m de profondeur)
A noter que pour l'eau salée, le maximum de densité est atteint pour environ -3°C


Je serais tout de même curieux de faire une expérience : prenons une cuve métallique très résistante qui soumet mettons un litre d'eau à une pression de 10 bars (correspondant à une profondeur de 100 m). On met cette cuve dans un congélo à -20°C et on regarde ce qui se passe. Que se passe-t-il ? L'eau reste-t-elle à 4°C ? L'eau refroidit mais ne peut pas créer de liaisons H faute de place et donc reste liquide (dans un état métastable) ? L'eau refroidit et fait exploser la cuve ? Je pense qu'il est toujours possible de choisir une cuve assez résistante, sinon on serait capable de faire faire un travail énorme à l'eau simplement en la refroidissant .
A mon avis l'eau refroidit et reste liquide. Qu'en pensez-vous ?

[LPFR]

Re.
J'aimerais bien avoir toujours raison! Mais la réalité est bien différente. Merci quand même.

Sous pression l'eau se solidifie à plus basse température. Quand vous appuyez sur de la glace, vous pouvez (suivant les conditions) la fondre localement. C'est le secret du patinage sur glace. Les patins font fondre la glace localement et l'eau ainsi produite lubrifie le contact et diminue la friction.
De même, il est connu que quand vous marchez sur la neige, parfois elle crisse et parfois elle ne crisse pas. Quand elle ne crisse pas est que la pression que vous exercez avec vos chaussures fait fondre les cristaux de neige. S'il fait trop fois les cristaux cassent au lieu de fondre et vous l'entendez crisser.

Dans la manip que vous proposez, l'eau atteindra la température d'équilibre quoi qu'il arrive, si on attend le temps qu'il faut.
Je ne peux pas répondre aux conditions que vous donnes. Il faut connaître le diagramme d'équilibre de l'eau. Mais je parie que 10 bars ne suffissent pas pour empêcher l'eau de geler à -20°. Si c'était le cas il aurait beaucoup moins de canalisations que péteraient avec le gel.

Cordialement,

[inviteaa85155c]

10 bars c'est la pression de départ. Je suppose que la cuve est capable de tenir ce qu'il faut (des centaines de bars) pour résister à la pression sans changer de volume.

Merci pour l'explication, je ne connaissais pas la subtilité du crissement de la neige

[FC05]

A 10 bars, l'eau va se refroidir ... puis geler.

En fait la température de fusion de l'eau diminue avec la pression. La limite est de -22°C à 2000 bars. Après si continue d'augmenter la pression la température de fusion augmente.

[LPFR]

Re.
Merci FC05. C'est les chiffres qu'il fallait savoir.
Comme vous voyez Big Benne, il faut que votre réservoir soit vraiment très solide. Genre canon de fusil.
Bonne nuit.

[obi76]

En fait la température de fusion de l'eau diminue avec la pression. La limite est de -22°C à 2000 bars. Après si continue d'augmenter la pression la température de fusion augmente.

Pourquoi ?

[LPFR]

Bonjour.
Parce que l'eau solide prend plus de volume que l'eau liquide. Donc si vous lui faites diminuer de volume, la structure cristalline de la glace "ne rentre plus", et seule la phase liquide peut subsister.
Au revoir.

[inviteaa85155c]

En fait la température de fusion de l'eau diminue avec la pression. La limite est de -22°C à 2000 bars. Après si continue d'augmenter la pression la température de fusion augmente.

Je suis comme Obi, assez interloqué : donc mettons qu'on se place à 2000 bars et -22°C. L'eau est en phase liquide. On continue d'augmenter la pression : l'eau devrait geler ? Mais dans quel espace vu que j'ai augmenté la pression ? Ca signifie que si mon verin essaie de pousser, il va reculer ? Ca me semble impossible

[LPFR]

Je suis comme Obi, assez interloqué : donc mettons qu'on se place à 2000 bars et -22°C. L'eau est en phase liquide. On continue d'augmenter la pression : l'eau devrait geler ? Mais dans quel espace vu que j'ai augmenté la pression ? Ca signifie que si mon verin essaie de pousser, il va reculer ? Ca me semble impossible

Bonjour.
Non.
Comme j'ai déjà dit, quand vous comprimez de la glace normale, elle fond, car en fondant elle diminue de volume et l'énergie potentielle du système diminue.

Ce qui arrive est que si vous augmentez suffisamment la pression (au delà de 2000 bar), l'eau se solidifie, mais pas sous la forme habituelle dans le système hexagonal, mais dans le système cubique qui est plus compact et dont la densité est inférieure à celle de l'eau liquide. Je viens de vérifier cela dans ce site sur le diagramme de phase de l'eau.
Au revoir.

[obi76]

D'accord. Une forme de glace plus dense que l'eau donc. Ca doit avoir des propriétés marantes

Merci de cet éclairage

[FC05]

Merci pour le site. J'ai eu du mal à trouver des données suffisamment précises ... il faut dire que j'ai cherché en français !

[FC05]

En plus il y a aussi celui-ci que j'avais oublié : http://www.iapws.org/

[inviteaa85155c]

Merci pour les infos, je savais pas que la glace pouvait être plus dense que l'eau !

http://fr.wikipedia.org/wiki/Glace

Dans le cas que j'évoquais ca ferait de la glace III (tétragonal, densité : env. 1,1)
La forme la plus dense étant la glace VII (haute température, haute pression, cubique simple, densité : env. 1,7)

Et on retrouve sur le diagramme le point évoqué plus haut : 2000 bars et -22°C pour la phase liquide