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Propriété
remarquable de la glace : sa masse volumique est inférieure à
celle de l'eau à l'état liquide.
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Si on observe des glaçons, on peut se demander pourquoi ils flottent et pourquoi une partie de leur volume (quasiment toujours la même proportion) est située au dessus de la surface de l'eau. |
| 1) Pourquoi un glaçon flotte et ne coule pas ? |
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Quand on plonge un glaçon dans l'eau il subit une force verticale de bas en haut qui le maintient à la surface, c'est la force d'Archimède. Cette force est égale au poids de l'eau déplacée par le glaçon. |
| 2) Pourquoi le glaçon dépasse de la surface ? |
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L'eau s'est dilatée en se congelant, à poids égal le glaçon a un volume supérieur (11/10°) au volume d'eau qu'il a fallu pour le créer (la densité de la glace est inférieure à celle de l'eau). Il déplace donc un volume d'eau plus important que si on l'avait mis fondu. La force d'Archimède est donc plus grande que le poids du glaçon. |
| 3) Le niveau de l'eau va-t-il monter quand le glaçon sera fondu ? |
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Non, car il a déjà élevé le niveau dans le récipient d'une hauteur équivalente à son poids en eau. C'est pour cela que le niveau des océans ne montera pas si la glace de mer fond ou si plus d'icebergs partent à la dérive en Antarctique. |
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Quand
un glaçon est plongé dans l'eau douce, il flotte. L'eau
douce à l'état solide présente une masse volumique
inférieure à celle de l'eau douce à l'état
liquide. Quand
il est plongé dans l'eau salée, la flottabilité est
meilleure. Ces
situations s'observent dans la nature : glace sur les lacs et les rivières
(eau douce), banquise (glace d'eau de mer) et icebergs (glace d'eau douce)
sur les océans (eau plus ou moins salée) Cette observation confirme le fait que l'eau à l'état solide se comporte de façon remarquable, puisqu'en règle générale, les corps à l'état solide ont une masse volumique supérieure à celle qu'ils ont à l'état liquide. |

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Un
iceberg est "une masse de glace flottante
ou échouée, détachée dun glacier, émergeant
au dessus du niveau de la mer". Il est constitué d'eau douce.
Comme la densité de la glace est de 0,8 à 0,9, un iceberg
flotte sur l'océan et sa partie émergée ne représente
environ que 1/7 à 1/8 de son volume total.
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Dilatation de l'eau : Lorsque de l'eau gèle, de sa forme liquide, elle passe à une forme solide, cristalline (les molécules d'eau s'organisent pour former un réseau organisé de cristaux). Cette forme cristalline prend un peu plus de place que la forme liquide. Le volume de l'eau gelée augmente ainsi d'environ 10%, mais sa masse ne change pas. C'est ce qui arrive lorsque l'on oublie une bouteille d'eau dans le congélateur : elle éclate, car le volume devient plus important, pousse sur les parois de la bouteille et la fait éclater. En prenant en compte la masse volumique de l'eau d'environ 1 g/cm3, la glace, elle, a une masse volumique de 0,9 g/cm3. En effet, pour un même poids de départ, son volume augmente de 10% soit 1 - 0,1 = 0,9. |
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