Le glaçon et la calotte

Exercice supplémentaire · niveau 2 · enseignement scientifique (terminale), chapitre 2 — La complexité du système climatique

Énoncé

1. Un glaçon flotte dans un verre d'eau rempli à ras bord. Le verre déborde-t-il quand le glaçon fond ? Justifier par le principe d'Archimède. 2. On pose maintenant le glaçon sur une pierre qui émerge du verre. Même question. 3. La calotte du Groenland contient $2, 9 \times 1 0^{6} k m^{3}$ de glace, de masse volumique $917 k g / m^{3}$ . Calculer le volume d'eau liquide correspondant, puis l'élévation du niveau des océans qu'il provoquerait (surface des océans $3, 6 \times 1 0^{14} m^{2}$ ). 4. La banquise arctique a un volume de l'ordre de $20000 k m^{3}$ en fin d'été. Quelle élévation sa disparition provoquerait-elle ? 5. Conclure sur la phrase : « la fonte de la banquise arctique va noyer les côtes ».

Corrigé

1. Non. D'après le principe d'Archimède, un corps qui flotte déplace un volume de liquide dont le poids égale le sien. La masse d'eau déplacée est donc égale à la masse du glaçon. En fondant, le glaçon donne exactement cette masse d'eau, qui occupe exactement le volume déplacé. Le niveau ne bouge pas.

2. Oui. La glace n'était pas dans l'eau : son eau de fusion s'ajoute au contenu du verre, qui déborde.

3. Conservation de la masse : $V_{eau} = V_{glace} \times \frac{ρ _{glace}}{ρ _{eau}} = 2, 9 \times 1 0^{6} \times \frac{917}{1000} \approx 2, 7 \times 1 0^{6} k m^{3} = 2, 7 \times 1 0^{15} m^{3} .$ Élévation : $Δ h = \frac{2 , 7 \times 1 0 ^{15}}{3 , 6 \times 1 0 ^{14}} \approx 7, 4 m .$

4. Aucune, ou presque : la banquise flotte. Son volume est d'ailleurs minuscule devant celui du Groenland — $20000 k m^{3}$ contre $2, 9$ millions, soit un rapport de $145$ — mais même s'il était comparable, la conclusion serait la même, car c'est la position de la glace, non son volume, qui décide.

5. La phrase est fausse, mais l'erreur qu'elle contient ne doit pas faire conclure que la fonte de la banquise est sans importance. Elle n'élève pas le niveau de la mer ; elle abaisse l'albédo, ce qui amplifie le réchauffement mondial, elle bouleverse un écosystème entier, et elle modifie la circulation atmosphérique aux latitudes moyennes. Corriger une erreur factuelle n'est pas minimiser un phénomène — c'est le décrire correctement, ce qui est la condition pour en parler sérieusement.

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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.