La circulation thermohaline, Asie 2021 Exercice type-brevet

Il existe, sous la surface de nos océans, un immense réseau de courants marins qui transportent des masses d'eau absolument gigantesques. Ce processus, appelé « circulation thermohaline », repose sur des différences de masse volumique de l'eau, qui elles-mêmes sont liées à des différences de salinité et de température.

Partie 1. Influence de la salinité

La salinité d'une eau désigne la masse de sel dissous dans un litre de cette eau. Le tableau suivant donne les caractéristiques de quatre eaux différentes.

	Eau douce	Eau à la surface de l'océan Atlantique nord	Eau à la surface de la mer Rouge	Eau à la surface de la mer Morte
Masse volumique à 20 °C (g/mL)	1,00	//	1,04	1,24
Salinité	Nulle	35 g de sel par litre	55 g de sel par litre	200 g de sel par litre

Parmi les relations suivantes, laquelle permet de calculer la masse volumique \rho ?

\rho=\dfrac{m}{V}

\rho=\dfrac{V}{m}

\rho=m \times V

\rho=V \times m

Pour trouver la masse volumique de l'eau à la surface de l'océan Atlantique nord, on prélève un échantillon de 50,0 mL de cette eau et on mesure sa masse soit 51,2 g.

Quel est le calcul de la masse volumique de cette eau ?

\rho_{\text{(g/mL})}=\dfrac{m_{\text{(g)}}}{V_{\text{(mL)}}}=\dfrac{51{,}2}{50{,}0} \Leftrightarrow \rho=1{,}02 \text{ g/mL}

\rho_{\text{(g/mL})}=\dfrac{m_{\text{(g)}}}{V_{\text{(mL)}}}=\dfrac{51{,}2}{50{,}0} \Leftrightarrow \rho=1{,}21 \text{ g/mL}

\rho_{\text{(g/mL})}=\dfrac{m_{\text{(g)}}}{V_{\text{(mL)}}}=\dfrac{51{,}2}{0{,}0500} \Leftrightarrow \rho=102 \text{ g/mL}

\rho_{\text{(g/mL})}=\dfrac{m_{\text{(g)}}}{V_{\text{(mL)}}}=\dfrac{51{,}2}{0{,}0500} \Leftrightarrow \rho=121 \text{ g/mL}

D'après les données du tableau et le résultat de la question 2, comment la masse volumique évolue-t-elle en fonction de la salinité ?

Plus la salinité augmente, plus la masse volumique augmente.

Plus la salinité augmente, plus la masse volumique diminue.

La salinité n'a pas d'effet sur la masse volumique.

La masse volumique d'une eau et sa salinité sont-elles des grandeurs proportionnelles ?

Non, car on peut montrer que les quotients de la salinité S et de la masse volumique \rho ne donnent pas toujours le même coefficient.

Non, car on peut montrer que les produits de la salinité S et de la masse volumique \rho ne donnent pas toujours le même coefficient.

Oui, car on peut montrer que les quotients de la salinité S et de la masse volumique \rho donnent toujours le même coefficient.

Oui, car on peut montrer que les produits de la salinité S et de la masse volumique \rho donnent toujours le même coefficient.

Partie 2. Influence de la température

Le graphique suivant montre l'évolution de la masse volumique de l'eau en fonction de sa température.

Comment la masse volumique évolue-t-elle en fonction de la température ?

Lorsque la température augmente, la masse volumique diminue.

Lorsque la température diminue, la masse volumique diminue.

Lorsque la température augmente, la masse volumique augmente.

La température n'a pas d'effet sur la masse volumique.

Un ballon muni d'un tube monté sur un bouchon percé est rempli de 250,0 g d'eau à 15 °C. Le niveau de l'eau dans le tube est repéré au début de l'expérience. Le ballon est alors placé dans un récipient contenant de l'eau chaude à 45 °C.

Pourquoi l'observation expérimentale est-elle en accord avec le graphique précédent ?

On observe que lorsque la température est passée de 15 °C à 45 °C, le niveau de l'eau s'est élevé, ce qui signifie que son volume a augmenté. Or, la quantité et la masse de l'eau n'ont pas été modifiées et la masse volumique est inversement proportionnelle au volume, celle-ci a donc diminué.

On observe que lorsque la température est passée de 15 °C à 45 °C, le niveau de l'eau s'est élevé, ce qui signifie que son volume a augmenté. Or, la quantité et la masse de l'eau n'ont pas été modifiées et la masse volumique est proportionnelle au volume, celle-ci a donc diminué.

On observe que lorsque la température est passée de 15 °C à 45 °C, le niveau de l'eau s'est élevé, ce qui signifie que son volume a augmenté. Or, la quantité et la masse de l'eau n'ont pas été modifiées et la masse volumique est proportionnelle au volume, celle-ci a donc augmenté.

Partie 3. Interprétation de la circulation thermohaline

L'adjectif « thermohaline » vient du grec thermos qui signifie « chaud » et halinos qui signifie « salé ». Les eaux chaudes de surface se déplacent de l'équateur vers le pôle Nord en se refroidissant. Dans les régions polaires, les eaux liquides de surface sont très salées car le sel n'est pas piégé par la glace. Ces eaux froides et très salées vont alors couler. Ensuite, elles repartent dans la direction inverse, vers l'équateur.

D'après les résultats des parties 1 et 2 du sujet, quelle explication peut-on donner de la phrase : « Ces eaux froides et très salées vont alors couler » ?

Les eaux froides et très salées vont couler car leur masse volumique est plus grande. En effet, celle-ci augmente quand la température diminue et quand la salinité augmente.

Les eaux froides et très salées vont couler car leur masse volumique ne change pas. En effet, celle-ci ne varie pas quand la température diminue et quand la salinité augmente.

Les eaux froides et très salées vont couler car leur masse volumique est plus faible. En effet, celle-ci diminue quand la température augmente et quand la salinité diminue.

Les eaux froides et très salées vont couler car leur masse volumique est plus faible. En effet, celle-ci diminue quand la température diminue et quand la salinité augmente.