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| METEO FRANCE - vapeur d'eau
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Niveau d'explication :
La vapeur d'eau n'est pas une "vapeur" comme on le
comprend au sens commun, où l'on tend à imaginer
une fumée ou une brume visible de gouttelettes
liquides ou de particules solides obtenues par
condensation d'un fluide gazeux : bien au
contraire, l'expression "vapeur d'eau" désigne
rigoureusement un gaz incolore et inodore, qui
constitue la phase gazeuse de l'eau, corps pur
chimique présent sur Terre et dans tout l'Univers
soit en phase vapeur d'eau, soit en phase liquide
— c'est l'eau au sens familier — , soit en phase
solide — sous forme de glace ou de neige . L'eau a
pour formule chimique H 2 O, ce qui veut dire
qu'une molécule d'eau est formée par les liaisons
d'un atome d'oxygène, de formule O, à deux atomes
d'hydrogène, de formule H. En fait, ces deux
liaisons atomiques maintiennent entre elles, dans
la molécule, un angle de 104,5° : pour cette
raison, les électrons de la molécule se
rassemblent davantage vers l'atome d'oxygène,
légèrement chargé négativement, que vers les
atomes d'hydrogène, légèrement chargés
positivement ; en phase solide, mais aussi
liquide, les molécules d'eau ont alors tendance Ã
se grouper sous l'action de liaisons faibles
appelées les "liaisons hydrogène", qui associent
les atomes d'hydrogène à des atomes d'oxygène de
molécules voisines et prolongent les liens
atomiques H — O — H par des liens
intermoléculaires O — H — O, ce qui n'est
pas sans rappeler les structures cristallines.
Cette conformation exceptionnelle de l'eau à l'
échelle microscopique lui attribue des propriétés
originales par rapport à tous les autres corps
purs : ainsi, la densité de l'eau est moindre Ã
l'état solide qu'à l'état liquide, où elle atteint
un maximum à 4 °C , et les quantités d'énergie
nécessaires pour élever la température d'une masse
donnée d'eau liquide (respectivement solide) ou
pour la transformer de la phase liquide (resp.
solide) Ã la phase gazeuse (resp. liquide ou
gazeuse) sont bien supérieures à celles des corps
chimiques comparables. Ces propriétés de l'eau
ont, en météorologie , deux conséquences
essentielles :
Les changements de phase de l'eau dans la basse
atmosphère et à la surface du sol et des océans se
traduisent par des échanges de chaleur
considérables, conférant à l'eau un rôle
primordial dans la thermodynamique de la Terre en
général et de l' atmosphère en particulier : par
exemple, la dissipation de nuages par
transformation en une masse modérée de vapeur
d'eau suffit à atténuer le gain d'énergie
thermique d'une masse d' air beaucoup plus
importante, évitant ainsi tout réchauffement
brutal ;
La vapeur d'eau est extrêmement sensible à l'
absorption et à l' émission de rayonnement
électromagnétique dans de larges domaines de l'
infrarouge thermique (situés principalement entre
5,5 et 7,5 µm et au-delà de 25 µm) et peut donc
retenir puis réémettre vers le bas une grande
partie de l'énergie thermique perdue par la
surface terrestre : elle constitue ainsi, et de
loin, l'acteur principal de l' effet de serre .
En outre, la vapeur d'eau atmosphérique, dont la
quasi-totalité réside dans la troposphère , joue
un rôle primordial dans le cycle de l'eau , que ne
semblerait pourtant pas confirmer a priori la part
infime qui est la sienne dans la quantité totale
d'eau présente sur Terre (tandis qu'à l'inverse,
elle occupe une part énormément plus grande en
volume et en masse que les particules liquides ou
solides dans un nuage ). Cet élément gazeux est,
au contraire de ce que l'on pourrait croire, plus
léger que l' air sec (l' équation d'état des gaz
parfaits montre qu'à la même pression et la même
température, le rapport des masses volumiques des
deux gaz est égal à 0,622, soit environ 5/8) ; la
proportion de vapeur d'eau contenue dans un volume
ou une masse donnés d' air humide peut être
précisée par une série de paramètres dont les
principaux sont l' humidité relative , le rapport
de mélange et la température du point de rosée .
Droits de reproduction et de diffusion réservés METEO FRANCE 2003 |
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