Section 2 AtmosphÃ¨re

Transcription

C4
DA TE :
TE 2.1
Synergie • TE S2 • Corrigé
Une partie du rayonnement solaire est réfléchie par l’atmosphère vers l’espace.
2
3
élevée :
Les montages 3 et 4.
Synergie • Terre et espace • Concept 2.1
Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
effet de serre renforcé qui accentue le phénomène du réchauffement climatique.
En augmentant les quantités de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, on crée un
situation actuelle de réchauffement climatique sur la Terre ?
7. Quel lien pouvez-vous établir entre les résultats de l’expérience réalisée pas les élèves et la
et demeure inchangée plus longtemps lorsque la lampe est éteinte.
6. Comment la température se comporte-t-elle dans les montages avec effet de serre renforcé ?
La température subit une plus grande augmentation lorsque la lampe est allumée
e) L’effet de serre renforcé :
Les montages 3 et 4.
d) L’effet de serre naturel :
Le montage 2.
4
2
1
6
3
Figure 1 L’effet de serre naturel.
Surface de
la Terre
Atmosphère
5
Espace
Une partie des rayons infrarouges traverse l’atmosphère et atteint l’espace.
9
La Terre reçoit de l’énergie solaire.
5
6
Une partie du rayonnement solaire est absorbée par l’atmosphère et atteint la surface terrestre.
4
Des rayons infrarouges sont emprisonnés dans l’atmosphère par les gaz à effet de serre.
L’énergie du rayonnement solaire réchauffe le sol. Celui-ci émet des rayons infrarouges
(chaleur) vers l’atmosphère.
4. Placez les énoncés 1 à 6 dans le schéma ci-dessous.
La température serait d’environ –18 °C.
naturel ?
3. Quelle serait la température moyenne à la surface de la Terre s’il n’y avait pas d’effet de serre
de diazote (N2O).
Le dioxyde de carbone (CO2 ), le méthane (CH4 ), la vapeur d’eau (H2 O(g) ) et l’oxyde
formule chimique respective.
2. Nommez quatre gaz à effet de serre naturellement présents dans l’atmosphère et indiquez leur
L’effet de serre naturel.
bloquent une partie de la chaleur en l’emprisonnant temporairement près du sol ?
1/2
1
c) Une Terre entourée d’une atmosphère où la concentration de gaz à effet de serre est plus
8
SE
TE 2.1
Fiche SAVOIRS
13:46
b) Une Terre entourée d’une atmosphère contenant des gaz à effet de serre :
Le montage 2.
a) Une Terre sans atmosphère :
Le montage 1.
Manuel, p. 243 à 245
STE
DA TE :
1. Quel est le processus naturel de réchauffement de l’atmosphère qui fait que certains gaz
É
ST
C O R R I G ÉGROUPE :
2.1 L’effet de serre
NOM :
01/12/08
5. À quelle situation chacun des quatre montages correspond-il ?
est éteinte.
la lampe est allumée et la plus faible diminution de température lorsque la lampe
climatique, car il présente la plus grande augmentation de température lorsque
Le dioxyde de carbone (CO2 ) a le plus grand impact sur le réchauffement
votre réponse.
5/5
Fiche ACTIVITÉ
c) lequel des gaz étudiés a le plus grand impact sur le réchauffement climatique ? Justifiez
b) quels gaz à effet de serre ont été étudiés ?
La vapeur d’eau (H2 O(g) ) et le dioxyde de carbone (CO2 ).
a) quel élément représente la limite de l’atmosphère ?
La bouteille.
4. Dans l’expérience réalisée par les élèves :
CONCEPT
NOM :
4381G-Concepts_TES2-Corr_1e
Page 4
STE
SE
DA TE :
et le
(le
charbon
gaz naturel
,
).
(N2O).
à la surface de la Terre.
2
10
De 120 à 150
Méthane (CH4)
Oxyde de diazote (N2O)
10
renforcé.
L’augmentation de température est aussi plus importante dans l’effet de serre
l’espace, bloquant davantage la chaleur, qui reste plus longtemps près du sol.
une plus petite partie des rayons infrarouges traverse l’atmosphère et atteint
l’effet de serre renforcé que dans l’effet de serre naturel. Après avoir atteint le sol,
7. Indiquez les différences entre l’effet de serre naturel et l’effet de serre renforcé.
La concentration des gaz à effet de serre dans l’atmosphère est plus élevée dans
De 50 à 200
Dioxyde de carbone (CO2)
Persistance dans l’atmosphère (en années)
La persistance des gaz dans l’atmosphère
Gaz à effet de serre (GES)
6. Complétez le tableau suivant.
à celui du dioxyde de carbone (CO2).
e) Le gaz ayant le plus grand potentiel de réchauffement climatique est
oxyde de diazote
l’
(N O). Son potentiel est de 296 à 320 fois supérieur
2
d) Le gaz utilisé comme valeur étalon en ce qui a trait au potentiel de réchauffement
dioxyde de carbone
climatique est le
(CO ).
température moyenne
à bloquer la chaleur près du sol. Cela provoque une augmentation de la
c) Avec des concentrations plus importantes de gaz à effet de serre, l’atmosphère tend
oxyde de diazote
13:46
l’
b) Les deux gaz à effet de serre dont l’augmentation des concentrations dans l’atmosphère
méthane
est particulièrement importante sont le
(CH4) et
fossiles
pétrole
01/12/08
le
2/2
de gaz à effet de serre.
accéléré
TE 2.1
Fiche SAVOIRS
Ces gaz sont issus de l’activité humaine, principalement de l’utilisation des énergies
a) L’effet de serre renforcé est le processus de réchauffement
surplus
de l’atmosphère attribuable à un
5. Complétez les phrases suivantes.
ST
L’effet de serre renforcé
NOM :
Page 5
C5
.
ATS
humidité
dont la
sont relativement constantes.
1/1
7 g/kg
17,5 g/kg
100 % 40 %
La diminuer.
Ne rien faire.
C7
✗ diminue.
augmente.
d’eau lorsque la température d’une masse d’air :
reste constante.
15
b) Pour une valeur d’humidité relative inférieure à 100 %, il y a condensation de la vapeur
✗ L’augmenter.
en augmentant la température de l’air ?
a) Que doit-on faire à la quantité de vapeur d’eau pour maintenir la même humidité relative,
4. Cochez la bonne réponse.
Réponse : 40 %
HR la quantité maximale d’eau qu’elle peut contenir est de 17,4 g par kilogramme d’air sec ?
Laissez une trace de votre démarche dans l’encadré ci-dessous.
3. Quelle est l’humidité relative d’une masse d’air contenant 7 g d’eau par kilogramme d’air sec si
D’après le graphique, la température de la masse d’air est de 15,6 °C.
de 70 %. Utilisez le graphique de la figure 1 de la fiche ACTIVITÉ TE 2.2 .
2. Déterminez la température d’une masse d’air dont le point de rosée est de 10 °C et l’humidité,
pourcentage
d) L’humidité relative est le
de la quantité maximale de
vapeur d’eau
température
que l’air peut contenir à une
donnée.
, alors que l’air humide est une masse
atmosphère
STE
TE 2.2
Fiche SAVOIRS
13:46
c) La formation des nuages et le phénomène de rosée sont en lien étroit avec
humidité
l’
des masses d’air.
b) L’air sec est une masse d’air
maritime
d’air
a) Une masse d’air est une partie de l’
température
et l’
ST
DA TE :
01/12/08
continental
2.2 Les masses d’air
É
CONCEPT
NOM :
Page 7
DA TE :
STE
SE
TE 2.3
1/2
Fiche SAVOIRS
.
. Sa masse volumique
équateur
.
Courants
intertropicaux
tempérées
Courants des régions
Figure 1 Les courants de convection.
Tropique
Équateur
Tropique
.
C9
courants principaux.
21
zone intertropicale
a) Les courants de convection de la
et ceux de la
zone polaire
sont les quatre principaux courants de convection. Les deux
régions tempérées
courants de convection des
font la jonction entre les
3. Complétez les phrases suivantes :
polaires
Courants
inscrivant le nom des courants dans les boîtes prévues à cette fin.
2. Complétez le schéma suivant en représentant, sur le globe, les courants de convection et en
d’autre de l’
, disposés de part et
grands
boucle
f) En raison des dimensions de la Terre, il se forme
courants de convection, en forme de
.
six
augmente
courant de convection
. Sa masse volumique
et il s’élève. En s’élevant, l’air se refroidit et il se
dilate
puis il redescend. Ce mouvement est appelé
contracte
e) Quand l’air est chauffé, il se
diminue
d) Le transfert de chaleur qui provoque le déplacement des particules d’un fluide s’appelle la
convection
.
c) En se déplaçant, les masses d’air répartissent et redistribuent de la
chaleur
Soleil
DA TE :
TE 2.3
2/2
2/2
Fiche SAVOIRS
ST
STE
la force produite par la rotation de la Terre
SE
.
STE
SE
polaires
Vents d’est
sud-est
Alizés du
dominants
Vents d’ouest
STE
SE
dominants
Vents d’ouest
nord-est
Alizés du
polaires
Vents d’est
22
, à la manière
.
circulaires
b) Les courants-jets suivent des trajectoires
longs
rubans
de
ondulant à haute altitude.
a) Les courants-jets sont générés par le contact entre les masses d’air froid et d’air chaud
7. Donnez la définition des courants-jets.
Vents très rapides qui circulent au sommet de la troposphère.
ST
Figure 2 Les vents dominants.
Tropique
Équateur
Tropique
Reliez chaque nom aux vents dominants correspondants.
Complétez le schéma suivant en indiquant :
• le nom des vents dominants dans les boîtes prévues à cette fin ;
• la direction des vents dominants à l’aide de flèches, directement sur l’illustration.
Les courants-jets
b)
6. a)
de convection et de la force de Coriolis.
5. Donnez la définition des vents dominants.
Grands corridors de vent dont la direction est déterminée par l’action des courants
Les vents dominants
b) Cette force fait dévier la trajectoire des objets en mouvement sur la Terre, vers la droite dans
l’hémisphère Nord
l’hémisphère Sud
et vers la gauche dans
.
a) La force de Coriolis est
La force de Coriolis
13:46
b) L’énergie qui permet à l’air d’être en mouvement vient du
.
b) Si la Terre n’effectuait pas de rotation sur elle-même, les vents de surface se déplaceraient
du nord au sud et du sud au nord
.
NOM :
01/12/08
a) Le déplacement de l’air à l’échelle de la planète se nomme circulation atmosphérique
ST
2.3 La circulation atmosphérique
La convection
É
CONCEPT
NOM :
Page 9
C10
DA TE :
2.4 Les cyclones et les anticyclones
ST
STE
ATS
TE 2.4
1/2
Fiche SAVOIRS
26
Il se forme alors une zone de haute pression, l’anticyclone.
que l’air arrive au sol, de plus en plus d’air froid est aspiré des altitudes supérieures.
À ce moment, l’air se refroidit, devient plus dense et descend vers le sol. À mesure
6. Comment un anticyclone se forme-t-il ?
Un anticyclone se forme lorsqu’une masse d’air se déplace au-dessus d’un sol froid.
5. Par quel autre nom désigne-t-on un anticyclone ?
L’expression « zone de haute pression » désigne également un anticyclone.
b) haute (A) ? À une pression supérieure à 101,3 kPa.
4. À quelle pression considère-t-on une pression atmosphérique comme :
a) basse (D) ? À une pression inférieure à 101,3 kPa.
régions tempérées.
de la pression moyenne des masses d’air, mesurée au niveau de la mer dans les
3. Quelle est la pression atmosphérique normale ? Que représente-t-elle ?
La pression atmosphérique normale est de 101,3 kPa. Elle représente une estimation
DA TE :
TE 2.4
2/2
Fiche SAVOIRS
nuages se forment le long de ce front.
27
14. Comment un cumulonimbus se forme-t-il ?
Le cumulonimbus se forme lorsqu’un front froid soulève une masse d’air chaud ; les
communs sont les fronts froids et les fronts chauds.
13. Qu’est-ce qu’un front ? Nommez les deux types de fronts les plus communs.
Un front est la ligne de transition entre les masses d’air. Les fronts les plus
tomber en un court laps de temps peuvent causer des glissements de terrain.
des maisons et des bâtiments. Les fortes pluies et la grande quantité d’eau qui peut
des inondations. Les forts vents qui l’accompagnent peuvent causer la destruction
12. Quelles sont les conséquences possibles d’un ouragan sur une population ?
Plusieurs réponses possibles. Exemple : L’onde de tempête de l’ouragan peut causer
3) La présence d’une forte dépression tropicale.
60 m, qui constitue la source d’énergie de l’ouragan.
2) Une température de l’eau de l’océan d’au moins 26 °C à une profondeur de
11. Décrivez les trois conditions générales qui régissent la formation d’un ouragan.
1) Des conditions atmosphériques propices à la formation d’un orage.
b) océan Indien : Cyclones tropicaux.
c) océan Pacifique Ouest : Typhons.
10. Comment désigne-t-on les ouragans dans les régions suivantes ?
a) océans Atlantique et Pacifique Nord-Est : Ouragans.
tropicale ou encore d’un ouragan, qui est la forme la plus imposante.
9. Quelles formes un cyclone peut-il prendre ? Laquelle de ces formes est la plus imposante ?
Un cyclone peut prendre la forme d’une dépression tropicale, d’une tempête
forme alors un cyclone.
déplaçant, cet air est dévié par la force de Coriolis et se met à tourbillonner ; il se
chaud aspire de l’air plus froid qui vient combler le vide laissé au sol. En se
l’air chaud monte, ce qui crée une zone de basse pression (D). En montant, l’air
relativement chaud ou d’un océan voit sa masse volumique diminuer. À ce moment,
8. Comment un cyclone se forme-t-il ?
Un cyclone se forme lorsqu’une masse d’air circulant à la surface d’un sol
cyclone.
13:46
2. Quels facteurs peuvent faire varier la pression atmosphérique ?
L’altitude et la température de l’air.
7. Par quels autres noms désigne-t-on un cyclone ?
Les expressions « zone de basse pression » et « dépression » désignent également un
NOM :
01/12/08
d) Front : Ligne de transition entre les masses d’air.
c) Pression atmosphérique : Force exercée par le poids de l’atmosphère sur la surface
de la Terre.
b) Anticyclone : Zone de l’atmosphère où de l’air relativement froid descend en
tournant.
1. Donnez la définition de chacun des termes suivants.
a) Cyclone : Zone de l’atmosphère où de l’air relativement chaud monte en tournant.
É
CONCEPT
NOM :
Page 10
C12
STE
2.5 L’ozone
DA TE :
.
serre
renforcé.
est l’un des constituants du
smog
stratosphérique
.
(CFC) et autres composés halogénés
32
dioxyde d’azote (NO2 ), sous l’effet du rayonnement solaire.
mettant en jeu des polluants chimiques tels que le monoxyde d’azote (NO) et le
6. D’où provient l’ozone troposphérique ?
L’ozone troposphérique est essentiellement produit par les réactions chimiques
(brouillard).
5. Quelle est l’origine du mot « smog » ?
Le mot « smog » est un mot-valise formé des mots anglais smoke (fumée) et fog
d’ozone (O3).
4. Combien de molécules d’ozone (O3) un seul atome de chlore (Cl) peut-il détruire ?
Un seul atome de chlore (Cl) peut détruire des dizaines de milliers de molécules
dioxygène et en un atome d’oxygène. Et le cycle se poursuit.
3) L’ozone absorbe le rayonnement ultraviolet et se décompose de nouveau en
d’oxygène se combine avec une molécule de dioxygène pour former de l’ozone.
de dioxygène (O2 ) se décompose en deux atomes d’oxygène. 2) Chaque atome
3. Quelles sont les trois étapes du cycle de l’ozone ?
1) À la suite de l’absorption d’énergie solaire dans l’atmosphère, chaque molécule
car il participe à la formation du smog et de l’effet de serre renforcé.
toxique lorsqu’il se trouve près du sol, dans les premiers mètres de la troposphère,
rayons ultraviolets (UV) néfastes du Soleil d’atteindre la surface de la Terre. Il est
L’ozone est bénéfique lorsqu’il se trouve dans la stratosphère, car il empêche les
13:46
Terre ? Expliquez votre réponse.
2. En quoi l’ozone possède-t-il des propriétés qui peuvent être bénéfiques ou nuisibles à la vie sur
et participe à l’effet de
d) L’ozone
provenant de l’activité humaine, détruisent l’ozone
1/1
01/12/08
troposphérique
trois
TE 2.5
Fiche SAVOIRS
représente environ 90 % de tout l’ozone présent
chlorofluorocarbures
atmosphère
stratosphérique
c) Certains gaz, comme les
dans l’
b) L’ozone
a) L’ozone (O3) est un gaz dont les molécules sont constituées de
oxygène
atomes d’
.
É
CONCEPT
NOM :
Page 12
DA TE :
TE 2.6
C14
24,3 10 habitants
6
4,65 10 9 kg
191,35 kg/habitant
2,55 10 9 kg
83,33 kg/habitant
100 56,45 %
38
2,55 109 habitants
19,95 109 kg
7,82
Réponse : 7,82, soit environ huit fois plus en Chine qu’au Canada.
Rapport :
Canada : 2,55 109 kg
Chine : 19,95 109 kg
dioxyde de soufre (SO2) durant l’année 2000. Quel est le rapport entre cette quantité et la
masse de dioxyde de soufre émise par le Canada durant la même année ?
e) Selon des organismes environnementaux, la Chine a rejeté 19,95 millions de tonnes de
Réponse :
191,35 kg
56,45 %, donc plus de la moitié en 20 ans.
Pourcentage de réduction :
191,35 kg 83,33 kg
habitant durant la période de 1980 à 2000.
DA TE :
activité humaine
.
composés organiques
volatils (COV).
(CO),
les oxydes d’azote
(NOx) et
(SO2),
primaires
sources
1/1
39
de grandes quantités de méthane (CH4 ), qui est un gaz à effet de serre très connu.
de près de 40 % des émissions d’ammoniac (NH3 ) issues de l’activité humaine et
2) L’élevage du bétail est responsable, par l’intermédiaire des déjections animales,
importantes d’ammoniac (NH3 ) dans l’atmosphère.
1) L’utilisation d’engrais azotés pour fertiliser les sols entraîne le rejet de quantités
raisons suivantes :
6. Pourquoi l’agriculture intensive est-elle une source importante de pollution atmosphérique ?
L’agriculture intensive est une source importante de pollution atmosphérique pour les
5. À partir de quelle valeur de pH une pluie est-elle considérée comme acide ?
Une pluie est considérée comme acide lorsque son pH est inférieur à 5,6.
responsables des pluies acides.
4. Quels principaux gaz sont responsables des pluies acides ?
Le dioxyde de soufre (SO2 ) et les oxydes d’azote (NOx ) sont les principaux gaz
personnes sensibles et véhiculer des composés toxiques.
3. Quels sont les effets néfastes des particules en suspension sur la santé humaine ?
Les particules en suspension peuvent altérer les fonctions pulmonaires des
les oxydes d’azote (NOx ) et le monoxyde de carbone (CO).
2. Quels polluants primaires les voitures électriques et le covoiturage aident-ils à diminuer ?
Les polluants primaires qui sont produits par le transport : le dioxyde de soufre (SO2 ),
d) La contamination atmosphérique causée par les polluants primaires a des effets multiples
santé humaine
l’environnement
sur la
et sur
.
les
le
monoxyde de carbone
SE
composition
c) Les polluants primaires comptent cinq principaux contaminants :
particules en suspension
le dioxyde de soufre
les
,
b) Les polluants atmosphériques peuvent être classés en polluants
secondaires
et en polluants
.
naturelles ou qui sont issues de l’
de l’atmosphère par diverses substances qui proviennent de
a) La contamination atmosphérique est la modification de la
STE
TE 2.6
Fiche SAVOIRS
13:46
d) Calculez le pourcentage de réduction des émissions de dioxyde de soufre (SO2) pour chaque
191,35 kg/habitant en 1980 et 83,33 kg/habitant en 2000.
30,6 10 6 habitants
É
2.6 La contamination atmosphérique
NOM :
01/12/08
Réponse :
par habitant en 2000 :
Émission moyenne
Émissions en 2000 : 2,55 109 kg ; population : 30,6 106 habitants
par habitant en 1980 :
Émission moyenne
Émissions en 1980 : 4,65 109 kg ; population : 24,3 106 habitants
30,6 millions en 2000, calculez la quantité de dioxyde de soufre (SO2) émise en moyenne
par habitant au cours de ces deux années.
3/3
Fiche ACTIVITÉ
c) Sachant que la population du Canada s’élevait à 24,3 millions d’habitants en 1980 et à
CONCEPT
NOM :
Page 14
C16
DA TE :
de l’atmosphère
STE
ATS
.
.
cinétique
produite par le
.
thermique
contenue dans l’air
44
E Q/COP 100 kWh/3,7 27,03 kWh
COP Q/E
électrique.
pour extraire 100 kWh, la thermopompe consommera 27,03 kWh d’énergie
thermopompe, cette dernière extraira 3,7 kWh d’énergie thermique de l’air. Ainsi,
Si le COP est de 3,7, cela veut dire que, pour chaque kilowattheure consommé par la
d’une thermopompe est de 3,7. Quelle quantité d’énergie électrique consommera cette
thermopompe si celle-ci doit extraire 100 kWh d’énergie thermique de l’air ?
5. Lorsque la température extérieure de l’air est de 17 °C, le coefficient de performance (COP)
génératrice.
4. Quelles sont les trois composantes de base d’une éolienne ?
Les composantes de base d’une éolienne sont le rotor, la boîte de transmission et la
électrique de façon rentable est de 20 km/h.
La vitesse minimale de vent requise pour qu’une éolienne produise de l’énergie
électrique de façon rentable ?
3. Quelle vitesse de vent minimale est requise pour qu’une éolienne produise de l’énergie
,
13:46
2. D’où vient le nom « éolienne » ?
Le nom « éolienne » vient d’« Éole », dieu des Vents dans la Grèce antique.
d) Il est possible de récupérer l’énergie
thermopompe
au moyen d’une
1/1
01/12/08
c) Deux types d’éoliennes sont couramment utilisés pour produire de l’électricité :
éolienne à axe vertical
l’ éolienne à axe horizontal (EAH) et l’
(EAV).
b) L’énergie éolienne est l’énergie
vents
déplacement des
thermique
TE 2.7
Fiche SAVOIRS
éolienne
qui peut être transformée en énergie mécanique ou électrique, et l’énergie
a) Les ressources énergétiques de l’atmosphère sont l’énergie
ST
2.7 Les ressources énergétiques
É
CONCEPT
NOM :
Page 16

Section 2 AtmosphÃ¨re

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