Océan - Séance I.7 Dilatation des océans et augmentation du niveau des mers

Résumé

Les élèves mettent en évidence la dilatation de l’eau, sous l’effet de la chaleur. Ils en concluent qu’il s’agit d’un facteur supplémentaire d’augmentation du niveau des mers sous l’effet du changement climatique.

Notions

· L'eau, comme tous les éléments, se dilate quand on la chauffe

· les océans se réchauffent

o   le niveau des mers monte

· Sur Terre, plus de 500 millions de personnes vivent à moins d'un mètre d'altitude

o   l'augmentation du niveau des mers va entrainer des migrations de population. On parle de réfugiés climatiques

Modalités d’investigation

Modélisation

Matériel

Pour chaque groupe :

· un flacon

· une paille

· un bouchon

· de l’eau colorée, mise au réfrigérateur

Pour la classe

· (facultatif) un thermomètre

Lexique

Réfugié climatique

Durée

1 heure

Préparation

Peu avant la séance, l’enseignant a préparé le dispositif suivant, pour chaque groupe :

  • · mettre de l’eau colorée dans le flacon, à ras bord
  • · fermer avec un bouchon étanche (la patafix peut être utile !), traversé par une paille

Question initiale

La classe revient sur les conclusions de la séance précédente (l’atmosphère et les océans se réchauffent. La fonte des glaciers continentaux entraine une élévation du niveau des mers). L’enseignant revient sur une phrase de la Fiche 6, peut-être passée inaperçue : Cette élévation est due, pour les deux tiers, à la fonte des glaciers continentaux.

Il demande à la classe quelle peut être l’autre raison qui ferait que le niveau des mers monte. Certains élèves peuvent penser spontanément à la dilatation de l’eau. Si cela n’est pas le cas, l’enseignant montre un thermomètre et demande à la classe d’expliquer comment il fonctionne (la chaleur fait dilater le liquide, dont le niveau monte).

Il leur montre alors les dispositifs préparés à l’avance et leur demande comment s’y prendre pour faire monter l’eau colorée dans la paille.

Expérimentation

Les élèves réalisent l’expérience consistant à réchauffer le flacon, en le prenant dans sa main, en le mettant sur un radiateur, ou dans un bol rempli d’eau chaude, etc.

Notes pédagogiques

  •  Bien entendu, si le flacon est en plastique, en pressant dessus, l’eau va également monter dans la paille, mais cela n’aura rien à voir avec le problème étudié. Il est donc préférable d’utiliser un flacon en verre (de plus, le verre conduit davantage la chaleur que le plastique, ce qui est très utile ici).
  •  Le flacon doit être rempli à ras bord (quand on introduit la paille, un peu d’eau colorée doit y monter) et la jonction paille - bouchon doit être étanche.
  •  Pour réchauffer l’eau contenue dans le flacon, plusieurs moyens sont possibles (prendre le flacon dans ses mains, le poser sur le radiateur…), le plus efficace consistant à le plonger dans un récipient contenant de l’eau chaude (on n’a pas besoin que l’eau soit brulante : une température de 40 °C suffit largement !).
  •  Plus l’eau contenue dans le flacon est froide au début de l’expérience… et plus cette expérience est probante. Il est donc conseillé de remplir les flacons avec de l’eau mise au préalable au réfrigérateur.
  •  Ce dispositif sert à amplifier la variation de volume qui, en soi, est très faible. Rapportée aux océans, l’élévation prévue au cours du siècle prochain est de l’ordre d’un mètre.


Quand on chauffe l’eau (ici, à l’aide d’un bain-marie),
le niveau monte dans la paille. Classe de 6ème-EIST d’Anne Louault (Triel sur Seine)

Mise en commun et conclusion

Au cours de la mise en commun, on constate que l’eau prend plus de place quand sa température augmente. Il est alors nécessaire de replacer la situation dans son contexte, en s’assurant que tous les élèves ont compris que le niveau de l’eau dans la paille représente le niveau des océans.


Classe de 6ème-EIST d’Anne Louault (Triel sur Seine)

La classe en conclut, par exemple : Le changement climatique fait « gonfler» (au collège, on pourra dire « dilater ») les océans, ce qui se traduit par une augmentation du niveau des eaux. En conséquence, certaines régions du globe seront inondées.

Partenaires du projet

Fondation La main à la pâte ESA SHOM Expéditions TARA Editions Le Pommier