Les propriétés de l'eau

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Introduction

L'eau ne représente pas la même chose pour tout le monde. Elle possède des propriétés physiques et chimiques uniques : on peut la faire geler, fondre, évaporer ou chauffer et la mélanger.

Dans des conditions normales, l'eau est un liquide composé de molécules faites d'un atome d'oxygène et de deux atomes d'hydrogène (H2O). À l'état pur, l'eau est incolore, insipide et inodore; elle se solidifie à 0 °C et s’évapore à 100 °C. Elle a une densité de un gramme par centimètre cube (1 g/cm3) et se classe parmi les meilleurs solvants qui soient.

Sans eau, il n'y aurait pas de vie. Plus de la moitié du corps humain est constituée d’eau. Si une personne peut se passer de nourriture pendant plus d'un mois, sans eau, c'est la mort assurée au bout de quelques jours. Tous les organismes vivants, de l'insecte le plus minuscule à l'arbre le plus gigantesque, ont besoin d'eau pour survivre.


L'eau – cette magicienne de la nature

L’eau est à la fois le solvant, le milieu et un participant dans la majorité des réactions chimiques qui se produisent dans notre environnement.

L'eau est à la fois simple et complexe. Une molécule d'eau est simple en soi : elle est composée de trois atomes, deux d'hydrogène et un d'oxygène. Son symbole chimique est H20. La configuration de ces composantes produit une molécule dotée de propriétés presque magiques.

L'eau – visible et invisible

Sur terre, on retrouve l'eau sous forme liquide, solide (glace) ou gazeuse (vapeur d'eau).

  • Le Canada possède environ 7 pour cent des réserves renouvelables d'eau douce du monde, comparativement à 18 pour cent pour le Brésil, à 9 pour cent pour la Chine et à 8 pour cent pour les États-Unis.
  • La glace sur laquelle nous patinons l'hiver est de l'eau sous forme solide. À l'encontre de la majorité des substances, qui sont les plus denses sous forme solide, la glace est moins dense que l'eau, ce qui lui permet de flotter. Si tel n'était pas le cas, l'eau des lacs et des rivières gèlerait du fond à la surface. Les poissons ne pourraient donc pas survivre et il est peu probable que les cours d'eau du Nord parviendraient à dégeler complètement.
  • La vapeur d'eau forme un genre de « couverture » qui aide à préserver la chaleur du globe. La chaleur dégagée par la surface de la terre réchauffée par le soleil est absorbée et retenue par la vapeur.

Les propriétés magiques de l'eau

Les molécules d'eau sont attirées les unes vers les autres, créant ainsi des liaisons hydrogène. Ces liaisons très fortes déterminent à peu près toutes les propriétés physiques de l'eau ainsi que nombre de ses propriétés chimiques.

Ébullition et gel

Au niveau de la mer, l'eau pure bout à 100 °C et gèle à 0 °C. À de plus hautes altitudes (pressions atmosphériques moins élevées), le point d'ébullition de l'eau décroît. C'est la raison pour laquelle il faut plus de temps pour faire cuire un oeuf à la coque en hautes altitudes : la température n'augmente pas suffisamment pour bien cuire l'oeuf. Lorsqu'une substance est dissoute dans l'eau, le point de congélation baisse également. Voilà pourquoi nous répandons du sel dans les rues en hiver pour empêcher la formation d'une couche de glace.

Propriétés thermiques

Les différences de température entre les lacs et cours d'eau et l'air ambiant peuvent avoir divers effets. Par exemple, du brouillard ou de la brume se formera probablement à proximité d'un lac si celui-ci rafraîchit suffisamment l'air ambiant pour causer la saturation, entraînant ainsi la suspension de gouttelettes d'eau dans l'air.

Les différences de température entre les lacs et cours d'eau et l'air ambiant peuvent avoir une foule d'effets divers. Par exemple, du brouillard ou de la brume se formeront probablement à proximité d'un lac si celui-ci rafraîchit suffisamment l'air ambiant pour causer de la saturation, entraînant ainsi la suspension de gouttelettes d'eau dans l'air.

Les grandes masses d'eau comme les océans ou les Grands Lacs exercent une profonde influence sur le climat. Elles constituent les grands réservoirs et échangeurs de chaleur et la source de la majeure partie de l'humidité qui retombe sous forme de pluie ou de neige sur les terres avoisinantes.

Lorsque l'eau est plus froide que l'air, les précipitations et les vents diminuent et des bancs de brouillard se forment.

Tension superficielle

La tension superficielle est une mesure de la force du film de la surface de l'eau. Les molécules d'eau sont liées entre elles, créant un film très fort dont la tension est supérieure à celle de tout autre liquide, sauf le mercure.

La tension superficielle permet à l'eau d'adhérer à d'autres substances plus lourdes et plus denses qu'elle. Une aiguille d'acier pourra flotter si on la pose délicatement sur la surface de l'eau d'un verre. Certains insectes aquatiques comme les patineurs (ou araignées d'eau) dépendent de la tension superficielle pour se déplacer à la surface de l'eau.

La tension superficielle est essentielle au transfert de l'énergie éolienne à l'eau pour former les vagues. Celles-ci sont à leur tour nécessaires, car elles permettent la diffusion rapide de l'oxygène dans l'eau des lacs et des mers.

Molécules en mouvement

Les molécules d'eau adhèrent les unes aux autres et à de nombreuses autres substances, dont le verre, le coton, les plantes et les sols. C'est ce qu'on appelle le phénomène d'adhérence. Dans un mince tube de verre, par exemple, lorsque les molécules près du rebord se rapprochent des molécules de verre et y adhèrent, elles entraînent avec elles d'autres molécules d'eau. En retour, la surface de l'eau attire l'eau à un nouveau niveau jusqu'à ce que le mouvement descendant de la force de la gravité soit trop fort pour y résister. Ce processus a pour nom la diffusion capillaire.

L'eau imbibe facilement de nombreux tissus. C'est grâce à la diffusion capillaire qu'une serviette de papier ou une éponge peut essuyer de l'eau renversée. Sans cette propriété, les éléments nutritifs indispensables aux plantes et aux arbres demeureraient dans le sol.

Agent de dissolution universel

La propriété la plus remarquable de l'eau est son aptitude à dissoudre d'autres substances. Il n'existe à peu près aucune substance connue qui n'ait été trouvée en solution dans les eaux de la planète. C'est cette propriété de dissolution qui rend la vie possible sur terre; l'eau véhicule les éléments nutritifs indispensables aux animaux et aux plantes.

En tombant, une goutte de pluie dissout les gaz atmosphériques. Les précipitations ont donc une incidence sur la qualité des terres, des lacs et des cours d'eau.


Saviez-vous que?

  • Les gouttes de pluie n'ont pas la forme des larmes. À l'aide de caméras ultra-rapides, des scientifiques ont découvert que les gouttes de pluie ressemblent plutôt à un petit pain à hamburger.
  • En moyenne, le corps humain contient environ 55 pour cent d'eau.
  • La vie sur terre a probablement commencé dans l'eau.
  • Plus de la moitié des espèces animales et végétales vivent dans l'eau.
  • Près de 70 pour cent du globe est couvert d'eau.
  • L'organisme humain a besoin de deux litres d'eau par jour, dans nos climats, et il ne peut survivre que quelques jours sans eau.
  • Nos aliments sont surtout constitués d'eau : tomates (95 %), épinards (91 %), lait (90 %), pommes (85 %), pommes de terre (80 %), boeuf (61 %), hot dogs (56 %).
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