des océans
L'eau
Corrigé
44
Spécialité
pchT_1200_14_07C
Sujet zéro
Exercice 3 • 5 points
L'eau des océans est en mouvement permanent. C'est un tapis roulant géant, à l'échelle du globe, d'eaux chaudes ou froides. On connaît une partie de ce tapis roulant : le Gulf Stream.
Les mesures des paramètres physico-chimiques de l'eau des océans alimentent les modèles représentatifs de la circulation océanique. En effet, les mouvements des masses d'eau sont régis par trois facteurs principaux :
- les vents de surface pour les courants de surface (question non abordée dans l'exercice)
- la température : une masse d'eau chaude est moins dense qu'une masse d'eau froide, ce qui entraîne un mouvement ascendant de l'eau chaude et descendant de l'eau froide
- la salinité : plus une eau est salée plus elle est dense, ce qui entraîne un mouvement descendant de cette eau.
L'évolution de la circulation océanique est sûrement liée au réchauffement climatique et peut être étudiée grâce à des mesures de la salinité de l'eau. Les océans sont donc sous surveillance.
Par exemple, le programme

1. Comprendre la notion de salinité
L'eau de mer contient de nombreuses espèces dissoutes, la majorité d'entre elles sont des ions. Pour une quantité définie d'eau de mer, égale à un kilogramme, on peut déterminer la masse en grammes des espèces dissoutes contenues dans ce volume. L'eau de mer de référence appelée « eau de mer normale » à la température de 15 ° C et à la pression atmosphérique normale de 1,0 bar, possède une salinité S de 35 g · kg–1.
2. Mesurer la salinité des océans
Les espèces dissoutes dans l'eau de mer étant essentiellement ioniques, la mesure de la conductivité électrique de l'eau de mer s'est imposée pour en déduire la salinité. Dans les océans, les salinomètres, comme ceux présents sur les bouées du programme
Les mesures de conductivité permettent de calculer la salinité S en g · kg–1 d'un échantillon d'eau de mer à partir de la formule suivante :
avec K défini comme le rapport entre la conductivité électrique de cet échantillon d'eau de mer (à 15 ° C et à la pression de 1,0 bar), et la conductivité électrique d'une solution de chlorure de potassium de référence de concentration molaire C
Données
Conductivité électrique d'une solution : pour
Conductivité molaire ionique des ions chlorure à 15 ° C : λ(Cl–)
Conductivité molaire ionique des ions potassium à 15 ° C : λ(K+)
Comparer ce résultat à la valeur calculée précédemment.
Proposer une explication à l'écart obtenu.
Comparer à la salinité de « l'eau de mer normale ».
3. La salinité des eaux de surface océaniques et le climat
Les mesures relevées par les bouées du programme ARGO, ont permis de relever différents paramètres en fonction de la latitude.
La salinité de l'océan est un paramètre clef pour étudier la circulation océanique des eaux de surface et comprendre le lien avec le changement climatique.

Figure 1. Évolution de la température et de la salinité des eaux de surface en fonction de la latitude, à partir des relevés de balise ARGO

Figure 2. Précipitations annuelles en mm
Zone étudiée | Atlantique Nord | Zone A (zone arctique) | Zone B (mer Méditerranée) | Zone C (embouchure du fleuve Amazone) |
Salinité moyenne (g · kg–1) | 35 | 32 | 39 | 31 |
Notions et compétences en jeu
Extraire et exploiter l'information • Calculer, proposer une mise en œuvre d'une démarche expérimentale • Connaître les notions de salinité, de masse volumique, de densité, de dosage.
Les conseils du correcteur
S'appuyer sur tous les documents pour donner une réponse cohérente (quelle qu'elle soit) à la question posée.
1. Comprendre la notion de salinité
Extraire une information d'un document et l'exploiter.
Pratiquer une démarche scientifique
Attention aux unités de la masse volumique.
meau de mer
Par définition, la salinité S est telle que .
On a alors msel
Le placer dans un grand bécher en pyrex dont la masse mbécher est connue.
Mettre le bécher sur le réchaud électrique et faire vaporiser totalement l'eau.
Peser alors le bécher et noter sa masse m.
La salinité est alors S
2. Mesurer la salinité des océans
Extraire une information d'un document et l'exploiter dans un calcul
Attention aux unités de la concentration dans la relation σ
σcalc = λ(Cl−)[Cl−]
D'après le texte σmesurée
Cette différence peut s'expliquer par le fait que la relation σ
La solution de chlorure de potassium doit être trop concentrée pour que la relation soit valide.
D'autre part, on a la relation suivante :
L'eau de mer arctique est
3. La salinité des eaux de surface océaniques et le climat
Analyser des documents
Une explication peut être que l'évaporation de l'eau de surface augmente avec la température en conséquence la concentration en sel des eaux de surface croît.
Zone étudiée | Atlantique Nord | Zone A (zone arctique) | Zone B (mer Méditerranée) | Zone C (embouchure du fleuve Amazone) |
Salinité moyenne (g · kg–1) | 35 | 32 | 39 | 31 |
Explication possible |
|
| Il y a une zone de haute pression (anticyclone) ce qui augmente le phénomène d'évaporation. D'autre part, c'est une mer dite fermée avec peu d'apport en eau douce. | Il y a apport abondant d'eau douce par le fleuve Amazone. |
L'usage d'une calculatrice est autorisé.