Surveillance des océans

D’après l’énoncé : « …..la température : une masse d’eau chaude est moins dense qu’une masse d’eau froide…. ». La masse volumique diminue lorsque la température augmente, car le volume augmente avec la température (dilatation), donc la densité diminue également. Pour une eau de mer de densité égale à 1,024, on a le couple de valeurs (34 g.kg-1 ; 20°C), par exemple, pour la salinité et la température (voir doc.2). 2. Si d = 1,02597, = 1,02597 g.cm-3 = 1,02597.103 kg.m-3, donc la masse m d’un volume V = 1,000 m3 est égale à m = .V = 1,02597.103 1,000 = 1,026.103 kg La masse d’espèces dissoutes mespèces est reliée à la masse m de l’eau et la salinité S par l’expression S = , donc mespèces = m.S = 1,02597.103 1,000 kg 35 g.kg-1 = 35909 g = 36 kg (2chiffres) 3. Pour déterminer la densité de l’eau de mer, il faut déterminer le couple de valeurs (salinité ; température) à partir des données fournies en annexe, D’après le doc.3 : T = 21 °C (couleur jaune) D’après le doc.4 : S = 35,5 g.kg-1 (couleur jaune), d’où, d’après le doc.2 ci-contre : d = 1,025 4. D’après la définition donnée dans l’énoncé : « La salinité S est définie comme la masse en grammes d’espèces dissoutes contenues dans un kilogramme d’eau de mer. » Pour déterminer la salinité d’une eau de mer, il faut donc déterminer la masse mespèces des espèces dissoutes dans une masse m d’eau de mer. Pour cela : • peser un ballon sec de 250 mL • introduire de l’eau de mer dans le ballon (une centaine de mL), noter la masse de l’ensemble, en déduire par différence la masse m de l’eau de mer

placer le ballon contenant l’eau de mer dans le chauffe-ballon, chauffer jusqu’à évaporation complète de l’eau • peser le ballon et son résidu sec et en déduire la masse des résidus secs mespèces • déterminer la salinité S en faisant l’opération S = , exprimée en g.kg-1 Partie II. Mesurer la salinité des océans. 1. L’expression = est valable pour < 10 mol.m–3. La solution de chlorure de potassium de référence a une concentration molaire en soluté apporté : c = 4,48.10–1 mol.L–1 = 4,48.10–1.103 mol.m–3 = 4,48.102 mol.m–3, soit une valeur et nettement supérieure à 10 mol.m–3, il est donc normal que la valeur mesurée soit différente de la valeur calculée, puisque l’expression de proposée n’est plus valable dans les conditions de l’expérience. 2. K = = = 0,922868993 soit 0,92287 avec 5 chiffres. On rentre la valeur précédente dans la mémoire de la machine à calculer, puis on effectue le calcul : S = 0,0080 – 0,1692 + 25,3853 + 14,0941 – 7,0261 + 2,7081 S = 0,0080 – 0,1692 + 25,3853 + 14,0941 – 7,0261 + 2,7081 S = 32 g.kg-1. Cette valeur est inférieure à la salinité de l’« eau de mer normale » (35 g.kg-1). Partie III. La salinité des eaux de surface océanique et le climat. 1. On observe une diminution de la salinité au voisinage de la latitude 0°. Cette évolution n’est pas la même que celle de la température, qui atteint un maximum au voisinage de 0°. (Voir doc. ci-dessous) 2. La zone B a une salinité (39 g.kg-1) nettement supérieure à la salinité de l’eau de mer normale (35 g.kg-1) D’après le doc.5, la pluviométrie en Méditerranée est faible et l’ensoleillement important, l’évaporation est donc plus importante que l’apport en eau douce, donc la salinité est importante.

À l’inverse, la zone C a une salinité plus faible (31 g.kg-1) que la salinité de l’eau de mer normale (35 g.kg-1) D’après le doc.5, la pluviométrie en zone tropicale est importante et le fleuve Amazone a un débit très important, l’apport en eau douce est donc plus important que l’évaporation, donc la salinité diminue. 3. Le réchauffement climatique va favoriser la fonte des glaces, or la glace est une eau plus faiblement salée que l’eau de mer liquide, donc la fonte de la glace va faire diminuer la salinité des eaux de surface par un phénomène de dilution.1) La hauteur d’un son correspond à la valeur de la fréquence de se son. 2) L’enregistrement concernant le diapason est une courbe périodique sinusoïdale, et que l’enregistrement concernant le violon est un signal périodique. On constate que le spectre du diapason n’est constitué d’une seule fréquence f1 = 440 Hz, son pur, et que le spectre du violon est constitué de 8 fréquences, dont la première fréquence est f1 = 440 Hz, c’est un son complexe. La fréquence f1 = 440 Hz caractérise la hauteur du son, pour le violon et le diapason, cette hauteur est identique pour les deux sons. Par contre leurs timbres sont définis par l’allure des signaux enregistrés ou par les différentes fréquences constituant leurs spectres fréquentiels. Les sons émis par le violon et par le diapason diffèrent par leur uniquement par leur timbre. 3) On appelle la première harmonique d’un spectre fréquentiel, ici f1 = 440 Hz, d’un son : le fondamental. 4) Par définition des harmoniques, on a : fn = n . f1 Pour la seconde harmonique du violon, on a : f2 = 2 x f1 f2 = 880 Hz Pour la troisième harmonique du violon, on a : f3 = 3 x f1 f3 = 1 320 Hz.