NOMBRES – Curiosités, Théorie et Usages Accueil DicoNombre Rubriques Nouveautés Édition du: 25/11/2022 Orientation générale  DicoMot Math Atlas Actualités M'écrire Barre de recherche DicoCulture Index alphabétique Références Brèves de Maths
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		Sommaire de cette page >>> Eau dans l'Univers >>> Comparaisons >>> Origine de l'eau sur la Terre >>> Eau sous Terre >>> Nature de l'eau >>> Molécules dans un litre >>> Énergie dans un litre >>> Curiosités >>> Grandeurs		>>> Eaux >>> Piles à combustible >>> Eau – un liquide précieux >>> Eau sur la Terre >>> Eau de pluie >>> Eau de mer >>> Condensation >>> Eau dans le corps humain >>> Goutte métrique

EAU
L'eau est vitale pour la vie ! Elle couvre 70% de la planète. Molécule simple. Propriétés complexes. Une des rares substances à exister dans la nature sous les trois formes: gaz, liquide et solide. 1 700 m^3 volume minimum requis par an pour chaque être humain. Sinon: stress hydrique. 146 litres par jour: quantité moyenne d'eau consommée par un Français (dont: 39%, bains et douches; 20% toilettes; 12% lessives).	Une des rares matières existant naturellement à l'état liquide (pétrole). Contrairement à la plupart des liquides, l'eau se dilate en se solidifiant. Elle se contracte à la fusion. Sa viscosité diminue lorsqu'on la comprime. Elle a des propriétés électriques et thermiques uniques. Elle accumule une quantité de chaleur anormalement élevée. Sa température d'ébullition est très supérieure à celle attendue. La glace est un très bon isolant thermique (cf. igloos). L'eau ne gèle que sur une certaine épaisseur; plus bas elle est protégée.
Un des quatre éléments fondamentaux de l'Antiquité: Terre, Air, Eau et Feu	Avec mon produit miracle: les eaux de la Seine seront tamisées et les eaux de la Tamise seront saines Voir Humour / L'eau de Lafontaine / Marée basse / Eau et vin / Chat
Teacher: "OK class, who will give me the chemical formula for water?" Pupil: "HIJKLMNO." Teacher: "What on earth are you on about?" Pupil: "Well you said yourself yesterday it was H to O!"	Le professeur: Qui peut me donner la formulation de l'eau? L'élève: HIJKLMNO. P: Mais qu'est-ce que tu me racontes? E: Eh bien, vous nous avez dit vous-même hier que c'est de H à O. Jeux de mot avec H2O qui se lit H two O et que l'on peut aussi entendre comme H too O.

Pourquoi se mettre dans tous ces états mon bonhomme,

c'était un sot et même un "sale eau"?

C'est vrai qu'il ne fut pas blanc comme neige!

Voir Pensées & humour

EAU dans l'Univers
1 / 1000 000 L'eau est rarissime dans l'Univers. Environ un millionième de la masse visible de l'Univers. L'hydrogène 70% et l'oxygène 1% seulement de la masse visible de l'Univers. 10^21 litres d'eau sur Terre. Voir Éléments chimiques

À l'échelle cosmique, l'eau est plus rare que l'or. Hubert Reeves

Quantité d'eau sur Terre – Comparaisons (2015)
	Source image: Des océans tombés du ciel – David Jewitt et Edward Young – Pour la Science – Août 2015 – page 34 – Accès partiel. Accès à l'article original complet – Scientific American – March 2015 – en anglais avec illustrations – pages 36 à 43 Extrait ci- dessous avec traduction
Un océan plus sec qu'un os Vue de l'espace la planète Terre devrait plutôt être la planète Océan. L'eau couvre plus des deux tiers de la surface et constitue plus des deux tiers du terrien (de l'humain) typique. Les océans, qui ont une profondeur moyenne de quatre kilomètres, contiennent assez d'eau pour remplir une sphère de plus de 1 300 kilomètres de diamètre. Pourtant, beaucoup de personnes sont surprises d'apprendre que toute cette eau des océans ne constitue seulement que 0,02 pourcent de la masse de la Terre. Dit-autrement, si notre planète était un Boeing 777 de 300 000 kilogrammes, alors toute l'eau des océans aurait la masse d'un seul passager. L'eau douce emprisonnée dans les calottes glacières, les nuages, les rivières, les lacs, la terre et le biote (faune et flore) terrestre contribuent seulement pour une fraction infime du total.

Origine de l'eau sur Terre

Contribution interne 4, 56 milliards d'années en arrière: formation de la Terre par accrétion de corps célestes. Il y a 4, 46 milliards d'années, cent millions d'années plus tard, la Terre a atteint sa taille actuelle. Elle est gorgée d'eau incluse dans les minéraux. Évaporation sous l'effet de la chaleur du noyau terrestre et des éruptions volcaniques. Condensation en altitude et formation de nuages, du fait du rafraîchissement. Pluies en déluge durant des millions d'années. Océans, mers et lacs se forment. La température de la Terre est telle que l'eau reste sous forme liquide ou glace. Contribution externe Comètes: formées de poussière et de glace (50% environ), nombreuses jusqu'il y a 3,8 milliards d'années. Et dans l'Univers Rarissime du fait de la rareté de l'oxygène et d'un phénomène d'ionisation aux ultraviolets, non-propice à la formation de l'eau. Accrétion: Capture de matière par un astre sous l'effet de la gravitation.

D'après Science & Vie – Février 2007

Eau sous la Terre
Malgré l'abondance d'eau sur Terre, l'eau douce exploitable est relativement rare.
Hypothèse (2014) Un océan souterrain de une à trois fois le volume de tous les océans réunis. Situé au niveau de la surface de transition à quelques centaines de kilomètre sous la surface terrestre (de 410 à 660 km). Témoignerait que l'eau sur Terre proviendrait des entrailles de la Terre et non apportée par des météorites. Rappels Le forage le plus profond actuellement ne dépasse pas 12 km. Il y a 40 ans, le géologue Ted Ringwood (1930-1993) avait déjà émis l'hypothèse d'un océan sous-marin.		Indices Diamant de 5 mm trouvé aux abords d'un volcan brésilien en 2008. Inclusion naturelle de ringwoodite (variété de l'olivine: silicate de fer et de magnésium) déjà trouvée dans les météorites, mais jamais sur Terre. Ce minerai emprisonne l'eau sous forme d'ions hydroxydes (HO^-). C'est forme non liquide n'est possible que sous conditions de hautes pressions et hautes températures comme celles qui existent à plus de 500km sous la Terre. Une étude sismographique américaine tendrait à corroborer cette hypothèse d'eau souterraine

D'après les média de juin 2014

Habitat sous l'eau – Détournement de la formule H2O

Darnet Design – Nantes

EAU
H2O À la fin des années 1700, Lavoisier et Cavendish, séparément, découvrent que l'eau se compose: d'air inflammable (hydrogène), et d'air vital (oxygène). H2O2 Peroxyde d'hydrogène plus connu, en solution aqueuse, sous le nom d'eau oxygénée. agent de blanchiment, désinfectant.
En fait, l'eau est composée de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène. Symbole H2O : oxyde d'hydrogène. 10^47 molécules d'eau sur Terre.
Voir Liaison covalente / Liaison hydrogène / Structure des molécules / Nombre 10^47
Proportion D'une manière générale, les éléments se combinent dans des proportions en nombres entiers. C'est le chimiste français Lavoisier qui le premier comprit cette régularité. Exemple avec l'eau: Oxygène: 16 grammes Hydrogène: 2 grammes => Eau : 18 grammes. Masse Question Attendu qu'un litre d'eau pèse 1 kg et qu'il contient 1 volume d'oxygène et deux volumes d'hydrogène, ces deux gaz ayant une masse négligeable, pourquoi, combinés entre eux, cela deviens un kg ? Réponse La masse de l'hydrogène est 1g / mole (1 gramme pour 6,022 10^23 atomes). Celle de l'oxygène est de 16 g / mole. Celle de l'eau est 18 g / mole (en fait: 18,01528), résultant de 2 fois H + 1 fois 0. Il y a 55,6 moles dans un litre d'eau : 55,6 x 18 = 1000 g. (Conditions standards de température et de pression) Pas si négligeable. Ce qui est peut-être trompeur, c'est que 1kg d'eau est rassemblé dans 1 dcm^3, alors que les deux gaz occuperaient un volume beaucoup plus grand. Calcul du volume d'air Voir Composition de l'air Liaisons Comme pour toute molécule, chaque atome d'oxygène est solidaire des deux atomes d'hydrogène par des liaisons chimiques. Mais, singularité de l'eau: Chaque atome d'oxygène a des relations particulières avec les atomes d'hydrogène des molécules voisines. Relations baptisées: les liaisons hydrogène. Ces liaisons se font et se défont des milliards de fois par seconde. Elles sont responsables de la formation de réseaux d'hexagones. Il en résulte une sorte d'arrangement à la manière des cristaux, plutôt qu'une anarchie chaotique comme pour la plupart des liquides. Ce qui explique que l'eau est anormalement stable.

Molécules dans un litre d'eau
Nombre d'Avogadro ou quantité: d'atomes dans une mole	6,0221415 10^23
Masse de la molécule d'eau:	18 grammes par mole
Dans un gramme d'eau:	3, 34 10^22 molécules
Dans un litre d'eau (1 kg):	3, 34 10^25 molécules
Configuration de la molécule d'eau: (1 angström = 0,1 nm = 10^-10 m). Distance entre le centre de gravité des charges positives et celui des charges négatives: 0,0038 nm. >>>
La molécule présente un angle de :	104,45°
Distance centre H à centre O:	0,9584 angström = 0,9584 10^-10 m
Distance centre H à centre H:
Longueur des molécules de 1 litre d'eau mises bout à bout:	3, 34 10^25 x 1,51508 10^-10 = 5,06 10^15 m
Distance Terre-Soleil:	150 millions de km = 1,5 10^11 m
Les molécules d'un litre d'eau s'allongent sur la distance de:	5,06 10^15 / 1,5 10^11 = 3,37 10^4 = 33 700 fois la distance Terre-Soleil
Une année de lumière	0,94 10^16 m = 9,4 10^15
Les molécules d'un litre d'eau s'allongent sur la distance parcourue par la lumière en:	0,54 al En gros, six mois de lumière.

Micro-ondes

L'oxygène attire les électrons des atomes d'hydrogène vers son centre. Le centre de gravité des charges positives et celui des charges négatives est séparé de 0,0038 nm, créant un dipôle électrique (sorte d'aimant).

Si on applique un champ électrique oscillant à de l'eau, du fait de ce moment dipolaire, les molécules d'eau vont suivre le mouvement oscillatoire. Du fait du frottement interne, l'eau va chauffer. Voilà pourquoi un four à micro-ondes réchauffe les aliments, ou du moins l'eau des aliments.

Voir Circuit oscillant

Énergie dans un litre d'eau
Selon la célèbre formule d'Einstein	E = mc²
Pour un litre (1 kg) d'eau	E = 1 x (3 10^8) = 9 10^16 joules = 9 10^16 / 3600 = 25 10^12 kW
Capacité à faire bouillir	200 milliards de tonnes d'eau.

Source: La physique tout simplement – Clément Santamaria – ellipses - 2007

CURIOSITÉS

La glace flotte sur l'eau La densité de la glace est 8% inférieure à celle de l'eau liquide. Ce qui entraîne que 8% de la masse d'un glaçon se trouve au dessus de la surface. Ou vision plus large: 8% de la masse des icebergs est en surface Le passage eau glace se fait avec dilatation. Si l'eau occupe un volume contraint, le récipient subit une pression colossale: > 5 tonnes / cm². La quasi-totalité des liquides ont la propriété inverse: ils se contractent en se solidifiant. Liaison hydrogène: liaison entre le sommet (oxygène) d'une molécule d'eau et un hydrogène d'une autre molécule. Quatre molécules d'eau se placent à peu près sur les sommets d'un tétraèdre. Il se forme de longues chaines de molécules qui se replient tout en occupant moins de place que le cristal hexagonal de glace (à moins de 0°C). La glace est moins dense que l'eau liquide. Les liaisons hydrogène assure la cohésion de la sève qui monte dans les arbres, aspirée par le feuillage. Étoiles à 6 branches Les flocons de neige ont la forme d'étoiles à 6 branches. Les molécules d'eau s'organisent en réseaux hexagonaux. Il existe 12 variétés de glace. Propriétés Il subsiste encore des zones de mystère avec l'eau. Certaines des propriétés ne sont pas encore expliquées. Par exemple, l'eau finit par dissoudre l'or.

À quoi s'intéresse l'Union Européenne ?

En novembre 2013, l'UE annonce une nouvelle mesure concernant les chasses d'eau des toilettes: six litres pour une évacuation normale et trois litres pour une chasse économique. Il a fallu un rapport coûtant 88 000 euros suite à trois ans d'études pour en arriver à cette norme.

La Finlande consacre 14% de son eau domestique aux toilettes, alors que les Anglais en consomment 30%. Les Anglais, connus pour être eurosceptiques, sont furieux car ils sont équipés avec des demi-chasses de quatre litres. Déjà que le taux minimum de sucre dans la confiture (jam) va être réduit de 60% à 50% par Bruxelles.

Indignation d'un député: il ne semble y avoir aucune limite au pouvoir auto-conféré de la Commission de se mêler de tout.

GRANDEURS

Température Par définition de l'échelle des degrés Celsius, sous pression atmosphérique normale: Point de fusion: 0 °C Point d'ébullition: 100 °C Chaleur Par définition, la calorie est la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température de l'eau de 14,5 à 15,5 °C de 1 gramme d'eau distillée. Masse volumique L'eau a une masse volumique maximale à 4°C: 1g/cm^3 Cela signifie que l'eau du fond des océans peut être plus chaude que l'eau de la surface. En fait entre 0 et 4°C l'eau se contracte. L'eau qui gèle se dilate et fait éclater les conduites.

Voir Unités / Kelvin / Chaleur et calories

EAUX
Selon les isotopes de l'hydrogène et de l'oxygène, il existe au moins 32 formes différentes d'eaux.	Théorique 3^3 = 81
La quasi-totalité de l'eau est de la forme => L'eau lourde ou D2 O est la combinaison =>	^1H2 ^16O ^2H2 ^16O
Pour obtenir toutes les formes, il faut: Hydrogène: deux des trois isotopes => Oxygène: un des trois isotopes =>	^1H, ^2H, ^3H ^16O, ^17O,^18O

PILES à combustible
Électrolyse Apport d'électricité pour décomposer l'eau en oxygène et hydrogène.	Piles à combustible Fuel cell Apport d'oxygène et d'hydrogène pour former de l'eau et produire de l'électricité. La pile à combustible fait l'objet de recherches intensives. Avec elle, plus besoin de pétrole. L'hydrogène est abondant dans la nature. Le principal problème est de stocker l'hydrogène et de le produire en toute sécurité. Il existe déjà des piles en service pour les sous-marins, les voitures, les portables: téléphones et PC, etc.

EAU – UN LIQUIDE PRÉCIEUX
La raréfaction de l'eau est sans doute un problème plus important que celle du pétrole.
Eau bue sous une forme ou une autre:	4	litres / jour / personne
Eau nécessaire pour produire notre alimentation:	2 000	litres / jour / personne Notez le rapport entre ce que nous buvons et ce que nous "mangeons"
Utilisation de l'eau douce disponible:	70 20 10	% pour l'agriculture % pour l'industrie % pour les particuliers
Quantité d'eau nécessaire pour produire: Une tonne d'acier (550 $) Une tonne de blé (150 $) Une tonne de viande (15 000 $)	10 1 000	tonnes tonnes Beaucoup, beaucoup plus!
Conclusions (une des -) Mieux vaut cultiver où il y a de l'eau, car il est plus facile de transporter une tonne de blé que 1 000 tonnes d'eau.

Selon Lester Brown – Président du Earth Policy Institute – Son livre Plan B2O

Le Figaro – 30 janvier 2006

Eau sur la Terre

Source	Volume en km^3	%	d en m
Atmosphère	12 900	0,001	0,026
Eau douce	35 030 000	2,5	68,67
Eau	1 386 000 000	100	2 716

d représente la hauteur d'eau si celle-ci était répartie sur tout le globe.

Selon The USGS Water Science School

La planète Terre dispose de trois pour cent d'eau douce.

Sur ces 3%, un quart est gelé à l'année, dispatchée entre les pôles et les glaciers.

Un autre quart est la propriété du Canada.

Le troisième quart se trouve dans le reste de l'hémisphère nord dont une bonne partie dans le lac Baïkal (la plus grande réserve d'eau douce liquide de surface au monde avec environ 23 500 km³).

Le quatrième quart est dans l'hémisphère sud. En clair, ça signifie que 75% de la population mondiale se bataille ¼ de 3% d'eau. Pour vivre; pour survivre!

D'après Malhorne – Jérôme Camut – T2-514

EAU de PLUIE

400 milliards de mètres cubes (400 Gm^3). Quantité de pluie que la France reçoit chaque année. Les 2/3 s'évaporent. Les 133 Gm^3 qui restent alimentent les eaux de surface: rivières, lacs; et les eaux souterraines: nappes phréatiques. Note: Le journaliste qui rapporte ce fait mentionne 175 (au lieu de 133) comme étant le tiers de 400! Occasion d'un petit calcul de vraisemblance: Volume d'eau 4 10^11 m^3 Superficie de la France 550 000 km² = 5,5 10^5 x 10^6 m² = 5, 5 10^11 m² Volume en m^3 par m² 4 / 5,5 = 0,72 Conversion en litre 720 litres par m² Conversion en hauteur 720 mm Avec la quantité de pluie annoncée la France, en un an, est recouvert par 720 mm d'eau. On garde souvent en mémoire que la pluviométrie en France est de 800 mm (C'est le cas pour Nice). Les chiffres sont cohérents. Il existe des coins dans le monde où la pluviométrie dépasse les 6 m (6 000 mm) d'eau par an (Inde, Colombie, Cameron …) !

Voir le site NAREVA: La Pluie mesurée chaque mois dans les Alpes-Maritimes

EAU de MER

La faune sous-marine n'est pas en majorité là où on le pense. En nombres d'individus, les poissons, les mammifères marins, les céphalopodes ou autres crustacés de toutes tailles ne représentent pas 1% de la vie sous l'eau. En effet un litre d'eau de mer voisin de la surface compte: des dizaines de milliards de virus, un milliard de bactéries, cinq millions d'unicellulaires, un million d'algues. À six mille mètre, on trouve encore des millions de virus et de bactéries. L'eau de mer au microscope: une goutte d'eau ressemble à une goutte de gel très fin. Un réseau de macromolécules nouées ensemble parcourt chaque goutte d'eau de mer comme des ponts suspendus. D'innombrables bactéries trouvent leur niche écologique entre des paquets de fils transparents, de peaux et de pellicules.

Source: Livre Abysses de F. Schätzing (page 902)

Eau (fluides) dans le corps humain
En moyenne, un adulte homme contient 60% d'eau et la femme adulte 55%, dont la majorité (2/3) est dans les cellules. Le liquide intracellulaire (ICF) est donné pour 66% et le liquide extracellulaire (ECF) pour 33%, dont 20% de plasma sanguin.
Le cerveau, les poumons, le cœur, le foie et les reins en contiennent entre 65 et 85% selon l'organe. Les os en contiennent 35%. Les fluides particuliers du corps: La lymphe Le lait (glandes mammaires) Fluide cérébrospinal (CSF) Fluide amniotique Humeur aqueuse des yeux Sueurs Larmes	Source: Water : Human body's major component

GOUTTE comme unité de volume
La goutte métrique: unité de volume valant: 1/20 ml = 0,050 ml; soit 20 000 gouttes dans un litre. La goutte impériale: 1/480 d'once liquide impériale = 0,059 193 880 208 333 millilitres; La goutte américaine: 1/480 d'once liquide américaine = 0,061 611 519 921 875 ml; et La goutte américaine (drop) = 1/360 US fl oz ou environ 0,082 148 693 229 167 ml. Source Wikipédia	Énigme Combien de gouttes d'eau peut-on mettre dans un verre vide ? Une seule, car après le verre n'est plus vide. Commentaires Attention à bien poser la colle. Si la question avait été: combien de gouttes faut-il pour remplir un verre? La réponse aurait été environ 4 000 pour un verre de 20 cl. D'ailleurs la réponse à l'énigme pourrait être: 4 000. Comment cela? Je mets 4 000 gouttes dans un bol et je les verse d'un coup dans le verre. De vide, il passe à plein d'un coup! Voir Énigmes – Index

Le saviez-vous?

La condensation produit des gouttelettes sur une surface. Elles ne couvrent pas plus de 55% de la surface.

Ce qui se passe: les gouttelettes ont tendance à fusionner car une grosse goutte présente moins de surface que deux petites. Ce phénomène s'appelle la coalescence. Pourquoi? Pour minimiser l'énergie. De sorte de la surface occupée par la nouvelle goutte (plus grosse) occupe aussi moins de surface sur le support.

À noter que la croissance des gouttes sur le support est auto-similaire (fractale).

Suite	Barrage Eau – Atmosphère Eau – Changements d'états Eau – Consommation Eau – Densité Eau – Ébullition Eau – Molécule Eau – Triple point Détecteur de pluie
Voir	Aminoacides Éléments chimiques Éléments dans l'antiquité Énergie Énergie nucléaire Matière Matière et particules Narcisse, l'eau et le lac Plan 34-2013
DicoNombre	Nombre 0,5 Nombre 0,55
Livres	La matière - Bernard Tyburce - Complet tour d'horizon abordable (génial!) Graines de sciences n°7 – Les états de l'eau – Le Pommier - 2005
Cette page	http://villemin.gerard.free.fr/Scienmod/Eau.htm