Etude du mélange des eaux à l’embouchure d’une rivière

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ETUDE DU MELANGE DES EAUX A L’EMBOUCHURE D’UNE RIVIERE Annexes Annexe 1 L’IRD Un institut au service des pays du Sud L'institut de Recherche pour le développement est un établissement public français à caractère scientifique et technologique qui intervient depuis plus de 60 ans dans les pays du Sud. Il est placé sous la double tutelle des ministères chargés de la Recherche et de la Coopération. Ses activités de recherche, d'expertise, de valorisation et de formation ont pour objectif de contribuer au développement économique, social et culturel des pays du Sud. Elles se déclinent autour de 6 priorités :  lutte contre la pauvreté  changements climatiques et aléas naturels  migrations  accès à l'eau  maladies émergentes  écosystèmes. Matériels utilisés par l’IRD et Ifremer dans l’étude des océans. Les engins existants La rencontre est également l’occasion pour nos partenaires de nous parler puis de nous montrer quand cela est possible, les engins qui sont actuellement utilisées pour effectuer des mesures lors des campagnes d’études. Ils nous font remarquer que notre module serait unique en son genre, car à mi-chemin entre deux technologie existantes : les gliders et les sondes XBT. Les sondes XBT : Les sondes XBT (eXpandable BathyThermograph, mis au point en 1963) sont des dispositifs permettant de réaliser des profils thermiques verticaux à partir d’un navire en route. Une ogive de plomb supportant le ...
Publié le : samedi 24 septembre 2011
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ETUDE DU MELANGE DES EAUX A

L’EMBOUCHURE D’UNE RIVIERE

Annexes
Annexe 1
L’IRD
Un institut au service des pays du Sud
L'institut de Recherche pour le développement est un établissement public français à caractère scientifique et
technologique qui intervient depuis plus de 60 ans dans les pays du Sud. Il est placé sous la double tutelle des
ministères chargés de la Recherche et de la Coopération.
Ses activités de recherche, d'expertise, de valorisation et de formation ont pour objectif de contribuer au
développement économique, social et culturel des pays du Sud. Elles se déclinent autour de 6 priorités :
 lutte contre la pauvreté  changements climatiques et aléas naturels
 migrations  accès à l'eau
 maladies émergentes  écosystèmes.
Matériels utilisés par l’IRD et Ifremer dans l’étude des océans.

Les engins existants

La rencontre est également l’occasion pour nos partenaires de nous parler puis de nous montrer quand cela est
possible, les engins qui sont actuellement utilisées pour effectuer des mesures lors des campagnes d’études.
Ils nous font remarquer que notre module serait unique en son genre, car à mi-chemin entre deux technologie
existantes : les gliders et les sondes XBT.

Les sondes XBT : Les sondes XBT (eXpandable BathyThermograph, mis au point en 1963) sont des
dispositifs permettant de réaliser des profils thermiques verticaux à partir d’un navire en route. Une ogive de
plomb supportant le capteur est lâchée depuis le
bateau et descend verticalement à vitesse constante. Pendant la
descente, le signal électrique du capteur est envoyé à bord par un
fil de cuivre très fin qui se dévide sans faire obstacle à la
descente, avant de se rompre lorsqu’il est tendu. Des milliers
de profils thermiques continus de plusieurs centaines de
mètres de profondeur sont ainsi recueillis chaque année sur
les principales lignes de navigation par un réseau de navires
marchands volontaires, permettant ainsi une couverture large
et régulière
de la structure thermique verticale de l’océan.

Les gliders : Le "planeur" ("glider" en anglais) ressemble à un
mini sous-marin qui plane en dents de scie vers un point prédéfini.
Régulièrement, il remonte à la surface et communique avec son
opérateur par satellite, afin d'une part d'envoyer en temps réel les
données acquises pendant sa plongée et d'autre part d'évaluer sa dérive
due aux courants pour la corriger lors de la plongée suivante. Sa mission
peut éventuellement être modifiée pendant son séjour en surface.

Ainsi, il présente l'avantage d'être dirigé à distance, alors que le flotteur profileur dérive librement au gré des
courants. Il peut également simuler un mouillage en planant toujours dans le même périmètre.

2 Annexe 2
Les caractéristiques physiques des milieux

L’eau de mer et l’eau de rivière sont deux milieux de vie différents… on se propose de rechercher les
différences entre les deux.
Activité :

Matériel : éprouvette de 500mL, balance, une bouteille remplie d’eau de mer (embouchure du
léguer), une bouteille remplie d’eau de la rivière prélevée en amont (commune de Tonquédec).

Après décantation et filtration si nécessaire, on se propose de mesurer la masse d’un même volume
d’eau des deux prélèvements.
 Allumez la balance
 Placez l’éprouvette vide
 Faîtes la tare
 Remplissez l’éprouvette avec 500 mL d’eau de rivière
 Pesez et notez la masse de l’eau de la rivière
 Recommencez la suite d’opération avec 500 mL d’eau de mer
 Pesez et notez la masse de l’eau de mer
Activité 2 :
Matériel : 2 ballons de 250mL, 2 chauffes ballons, balance, une bouteille remplie d’eau de mer
(embouchure du léguer), une bouteille remplie d’eau de la rivière prélevée en amont (commune de
Tonquédec).
 Allumez la balance
 Placez le ballon vide
 Notez la masse du ballon
 Versez 200 mL d’eau de rivière et laissez l’eau s’évaporer, (thermostat 9, réduisez à
l’ébullition).
 Pesez de nouveau le ballon après évaporation de la totalité de l’eau
 Faîtes la même opération avec 200 mL d’eau de mer et le deuxième ballon
(Attention aux projections lorsqu’il reste peu d’eau)
Mesures :
Masse du ballon après Masse du ballon après
Masse du ballon vide
évaporation de l’eau de rivière évaporation de l’eau de mer
106 g 106,3 g 109,2 g
Le dépôt la masse du dépôt sur les parois du ballon contenant l’eau salée est
de 3,2 g pour 200 mL d’eau.
Pour un litre d’eau de mer prélevée la masse serait donc de 16 g.

Dépôt de sel sur les parois du ballon



3 Annexe 3
Autour de la poussée d’Archimède
Activité 1 Détermination de la différence de poussée d’Archimède entre l’eau du robinet et
l’eau salée avec notre dynamomètre.







Matériel : Potence, dynamomètre, masse marquée de 100 g avec crochet de fixation,
éprouvette graduée, niveau laser, plateau réglable.
Dispositif expérimental :

Dynamomètre
Papier millimétré Laser
Masse marquée Potence

Eau salée / Eau du robinet Plateau
Eprouvette graduée


Activité 2 Détermination de la masse volumique de l’eau salée.
 Pesez 20 g de chlorure de sodium (séchez-le pour enlever l’eau qu’il contient) à
l’aide de la balance.
 Posez la fiole jaugée sur la balance, avec son bouchon et faîtes la tare.
 Versez délicatement (utilisez un entonnoir) le sel dans la fiole jaugée.
 Versez de l’eau distillée jusque la moitié de la fiole
 Agitez (dissolution du sel) et complétez avec de l’eau distillée jusqu’au trait de
jauge.
 Notez la masse indiquée par la balance.
Remarque : il est indispensable de vérifier que la balance est correctement étalonnée. En
effet, en vérifiant la masse d’une masse marquée de 500 g, nous avons eu la surprise de voir
s’afficher une valeur de 2 g inférieure à la valeur prévue !
Versez le sel dans la fiole jaugée
de 500 mL
Activité 3 Illustration de la différence de poussée d’Archimède dans l’eau du robinet et l’eau salée.

4 Pour réaliser cette illustration, nous avons utilisé une solution d’eau salée (40g/L) que nous avons coloré avec
du bleu de méthylène et de l’eau du robinet. Une boite de pellicule photo à laquelle nous avons ajouté une
masse lui permettant de couler dans l’eau du robinet.
Dimension de la boite de pellicule photo (mesures prises avec un pied à coulisse)
- Diamètre : 3,13 cm
- Hauteur : 5,20 cm
- Masse de la boite vide : 6,2 g
En considérant la boite comme un cylindre parfait, la masse nécessaire pour faire couler la boite dans de l’eau
douce doit être supérieure à 40 g.
Expérimentalement nous trouvons une masse de 40,1 g.
Pour réaliser cette activité :
 Versez de l’eau salée à 40 g/L d’eau dans une éprouvette graduée. (il est
possible de colorer très légèrement la solution avec du bleu de méthylène)
 Placez délicatement la boite dans l’éprouvette (il est conseillé de
pencher l’éprouvette)
Injectez à l’aide d’un tuyau et d’une seringue de l’eau du robinet (il faut éviter
que les deux eaux ne se mélangent)
La boite de pellicule doit rester à l’interface entre l’eau salée et l’eau douce !



Avec 1 g supplémentaire la boite

coule également dans l’eau salée.










5 Annexe 4
Mesure de la conductivité

Montage 1 Matériels utilisés pour l’étude de la conception d’un capteur de conductivité.




Plaque usinée en salle de technologie




Mesures de conductivité entre deux plaques de
cuivre
Lors des manipulations, l’alimentation continue est réglée pour délivrer une tension de 3V.
Le circuit ne reste fermé que pendant la durée de la mesure, afin d’éviter une oxydation trop importante des
plaques de cuivre.
Les plaques de cuivre sont nettoyées avant chaque utilisation, le métal devant être propre.
Montage 2 Le capteur réalisé à l’aide d’une prise Jack
Pour réaliser le nouveau capteur j’utilise une prise Jack (connectique audio). Je soude les fils
de connexion sur un connecteur d’antenne que j’emboite à la prise Jack (ce qui nous
permettra de changer de capteur s’il s’use !).





Le capteur de conductivité


Les nouveaux essais vont pouvoir commencer

6 Courbe 1 : Influence de l’écartement des plaques sur la mesure de l’intensité
Intensité en Intensité en fonction de l'écartement des plaques
mA
300
250
200
150
100
50
0
0 5 10 15 20
Ecartement des plaques en mm


Courbe 2 Influence du nombre de face sur la valeur de l’intensité (1 face par plaque est non conductrice)
1 face Intensité en mA
400
350
300
250
200
150
100
50
0
0 50 100 150 200
Ecartement des plaques en mm









7
Intensité en mACourbe 3 Superposition des deux courbes précédentes
Comparaison plaque entière / 1 face
cachée
400
350
300
250
200 Plaque entière Intensité en
mA
150
1 face Intensité en mA
100
50
0
0 50 100 150 200
Ecartement des plaques en mm


Courbe 4 Influence de la surface immergée
350
300
250
200
150
100
50
0
0 1 2 3 4 5 6
Hauteur de la plaque en cm








8
Intensité en mA
Intensité en mAAnnexe 5
Capteur de température

Evolution de le tension aux bornes du capteur
en fonction de la température de l'eau
0,25
y = 0,0098x + 0,0187
0,2
0,15
0,1
0,05
0
0 5 10 15 20 25
Température de l'eau en °C















9
Tension mesurée en VAnnexe 6
Autour de la pression
Courbe 1 Evolution de la pression le long de la colonne d’eau
Evolution de la pression en fonction de
la hauteur d'eau
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0 5 10 15 20 25
Profondeur du module en mètre
Pression en bar Linéaire (Pression en bar)

Courbe obtenue à l’aide de la relation : p = p +ρ.g.h 0
Courbe 2 : Etalonnage du capteur de pression
Evolution de la tension en fonction de
la hauteur d'eau
3,00
2,50
2,00
1,50
1,00
0,50
0,00
0 2 4 6 8 10 12 14
Hauteur d'eau en mètre

Courbe obtenue par mesure à l’aide de la colonne de PVC de 12 m de hauteur.






10
Presion subie par le module
Tension de sortie en volt

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