Ouvre un robinet : de l’eau coule. Regarde le ciel un jour d’orage : de l’eau tombe. Croque dans une orange bien juteuse : elle contient de l’eau, elle aussi ! L’eau est partout autour de toi — et même à l’intérieur de toi, puisque ton corps est rempli d’eau aux deux tiers environ.
Dans ce chapitre, tu vas découvrir où se trouve l’eau sur notre planète, comment elle change d’aspect (glace, eau liquide, vapeur invisible), et comment elle voyage sans arrêt entre les océans, les nuages et le sol : c’est ce qu’on appelle le cycle de l’eau.
Tu apprendras aussi à reconnaître une eau potable, à comprendre pourquoi certaines eaux rendent malade, et pourquoi il est si important d’économiser l’eau, surtout dans les régions du Sahel où les pluies sont rares. Et tu découvriras une petite expérience amusante : une poudre blanche capable de prouver qu’il y a de l’eau cachée quelque part, juste en changeant de couleur !
1L’eau sur Terre
Vue depuis l’espace, la Terre a une belle couleur bleue : c’est parce que l’eau recouvre plus des deux tiers de sa surface (environ 71 %). On l’appelle parfois la « planète bleue ». Mais attention : presque toute cette eau n’est pas buvable !
On appelle hydrosphère l’ensemble de toute l’eau présente sur Terre : les océans et les mers, les fleuves et les rivières, les lacs, l’eau souterraine cachée dans les roches, les glaciers, et même la vapeur d’eau invisible dans l’air.
1.1 Où trouve-t-on de l’eau ?
- Les océans et les mers : la plus grande réserve d’eau de la planète, mais c’est de l’eau salée, impossible à boire directement.
- Les fleuves et les rivières : en Afrique centrale, le Chari et le Logone se rejoignent près de Ndjamena et alimentent le lac Tchad ; en Afrique de l’Ouest, le fleuve Sénégal traverse plusieurs pays avant de se jeter dans l’océan Atlantique.
- Les nappes phréatiques : de l’eau cachée sous nos pieds, dans les roches poreuses du sol. C’est elle qu’on va chercher avec un puits ou un forage.
- Les glaciers et la banquise : de l’eau gelée, surtout aux pôles et sur les très hautes montagnes.
Le Chari et le Logone se rejoignent au nord du Tchad et se jettent dans le lac Tchad, un lac qui n’a pas d’accès direct à la mer ! Le fleuve Sénégal, lui, prend sa source en Guinée et se jette dans l’océan Atlantique, après avoir traversé le Mali, la Mauritanie et le Sénégal.
1.2 Beaucoup d’eau, mais peu d’eau douce
Sur toute l’eau de la Terre, 97 % est de l’eau salée (mers et océans). Il ne reste donc que 3 % d’eau douce. Et ce n’est pas fini : sur cette petite part d’eau douce, plus des deux tiers sont gelés dans les glaciers, et une bonne partie est cachée sous terre. Ce qui reste — les lacs et les rivières que tu peux voir — représente moins de 1 % de toute l’eau de la Terre !
D’après la figure 1 : a) Quelle est la part d’eau salée sur Terre ? b) Parmi l’eau douce, quelle part est gelée dans les glaciers ?
Réponses. a) 97 % de toute l’eau de la Terre est salée. b) 69 % de l’eau douce est gelée dans les glaciers et la banquise : c’est donc de l’eau douce, mais impossible à utiliser directement.
Eau douce ne veut pas dire eau potable ! Une eau douce (non salée) peut quand même contenir des microbes ou des produits dangereux. Tu verras dans la section 4 ce qui rend vraiment une eau potable.
Vers 600 avant notre ère, le savant grec Thalès de Milet affirmait que l’eau était le principe de toute chose : selon lui, tout ce qui existe viendrait de l’eau. Il avait sans doute observé que l’eau est indispensable à la vie, et qu’elle peut devenir solide, liquide, ou s’évaporer dans l’air. Vingt-six siècles plus tard, on sait qu’il avait raison sur un point essentiel : sans eau, aucune forme de vie connue ne pourrait exister.
2États de l’eau et changements d’état
L’eau peut se présenter sous trois états physiques : solide (la glace), liquide (l’eau que tu bois), et gazeux (la vapeur d’eau, invisible dans l’air). C’est toujours la même matière, faite des mêmes toutes petites particules : seule leur façon de s’organiser change.
État solide : la glace a une forme fixe, qui ne change pas toute seule.
État liquide : l’eau liquide n’a pas de forme propre ; elle prend la forme du récipient qui la contient.
État gazeux : la vapeur d’eau est invisible ; elle occupe tout l’espace disponible.
2.1 Les six changements d’état
L’eau passe d’un état à un autre selon la température. Ces passages s’appellent des changements d’état. Regarde la figure 2 : il existe six changements d’état possibles.
À la pression atmosphérique normale (au niveau de la mer) : la fusion et la solidification de l’eau ont lieu à 0 °C ; l’ébullition a lieu à 100 °C. Pendant un changement d’état, la température ne bouge pas : elle reste bloquée le temps que toute la matière change d’état.
Tu sors un glaçon du congélateur et tu le poses dans un verre. Il devient peu à peu liquide : c’est une fusion (solide → liquide). La température du glaçon reste à 0 °C tant qu’il n’a pas complètement fondu.
Un linge mouillé étendu au soleil sèche : l’eau liquide se transforme en vapeur invisible, c’est une vaporisation (ici une évaporation lente, pas une ébullition). À l’inverse, une vitre froide se couvre de buée un matin frais : la vapeur d’eau de l’air redevient liquide, c’est une liquéfaction (aussi appelée condensation).
Ne confonds pas évaporation et ébullition ! Les deux sont des vaporisations (liquide → gaz), mais l’évaporation se produit lentement, à la surface, à n’importe quelle température (le linge sèche même s’il ne fait pas 100 °C !). L’ébullition, elle, se produit dans toute la masse du liquide, uniquement à 100 °C, avec des bulles.
3Cycle de l’eau
L’eau de la Terre ne reste jamais immobile : elle voyage sans arrêt entre les océans, l’air et le sol, dans un grand circuit qui recommence indéfiniment. On appelle cela le cycle de l’eau.
Le cycle de l’eau est l’ensemble des transformations et des déplacements que subit l’eau sur Terre : évaporation, condensation, précipitations, infiltration et ruissellement — un circuit qui se répète sans fin.
3.1 Les quatre grandes étapes
- Évaporation : le Soleil chauffe l’eau des océans, des fleuves et des lacs ; une partie se transforme en vapeur d’eau invisible qui monte dans le ciel.
- Condensation : en montant, la vapeur d’eau se refroidit et se transforme en minuscules gouttelettes qui forment les nuages.
- Précipitations : quand les gouttelettes deviennent trop grosses et trop lourdes, elles tombent : pluie, neige, ou grêle.
- Infiltration et ruissellement : l’eau tombée au sol suit deux chemins possibles. Une partie s’infiltre dans le sol et rejoint les nappes phréatiques ; une autre partie ruisselle à la surface et rejoint les rivières, puis la mer.
Une goutte d’eau s’évapore de l’océan Atlantique, monte dans le ciel, forme un nuage poussé par le vent au-dessus du Sahel, puis retombe en pluie sur un plateau. Une partie s’infiltre et rejoint une nappe phréatique ; des mois plus tard, elle ressort par une source qui alimente un fleuve… qui la ramène à l’océan !
Le cycle de l’eau produit d’autres phénomènes visibles : la rosée (gouttelettes liquides qui se déposent le matin sur l’herbe, par liquéfaction de la vapeur d’eau de l’air refroidi pendant la nuit) ; la brume (minuscules gouttelettes liquides en suspension dans l’air, près du sol) ; la grêle (gouttes de pluie qui gèlent en tombant à travers un nuage très froid — donc de l’eau à l’état solide).
Pendant longtemps, on pensait que l’eau des sources et des rivières venait directement de la mer, par des chemins souterrains secrets. En 1580, le naturaliste français Bernard Palissy proposa une idée révolutionnaire dans son livre Discours admirables : selon lui, l’eau des rivières vient simplement de la pluie, qui s’infiltre dans le sol puis ressort par des sources. Cette explication, la bonne, ne fut acceptée par tous les savants que bien plus tard.
Le cycle de l’eau ne crée ni ne détruit jamais d’eau ! La quantité totale d’eau sur Terre reste la même depuis des milliards d’années. Elle change seulement de forme (solide, liquide, gaz) et d’endroit.
4Eau potable et eau polluée
Toute l’eau ne se ressemble pas : certaines eaux peuvent se boire sans danger, d’autres peuvent te rendre gravement malade. Apprendre à les distinguer peut sauver des vies.
Une eau est dite potable lorsqu’elle peut être bue sans danger pour la santé : elle est claire, sans odeur ni goût désagréable, et surtout elle ne contient ni microbes dangereux, ni produits chimiques nocifs, ni trop de sel.
4.1 Reconnaître une eau polluée
Une eau peut devenir polluée à cause des déchets jetés n’importe où, des eaux usées non traitées, des pesticides et engrais utilisés dans les champs, ou des rejets d’usines. Boire une eau polluée peut provoquer de graves maladies : diarrhées, choléra, fièvre typhoïde, causées par des microbes présents dans l’eau.
Une eau peut être transparente et sans odeur et pourtant être dangereuse ! On ne peut jamais juger la qualité d’une eau seulement en la regardant. En cas de doute (eau de rivière, de mare, de puits non protégé), il faut toujours la traiter avant de la boire.
4.2 Rendre une eau potable
- La faire bouillir au moins une minute (tue la plupart des microbes).
- Utiliser des gouttes de chlore ou de l’eau de Javel diluée (désinfection chimique).
- La filtrer (tissu propre, filtre à charbon, céramique poreuse) pour retenir les particules et certains microbes.
À la maison, pour désinfecter de l’eau de puits, on peut ajouter quelques gouttes d’eau de Javel diluée, bien mélanger, puis attendre 30 minutes avant de la boire. C’est une méthode simple, utilisée dans de nombreux foyers.
4.3 Mettre en évidence l’eau : le test au sulfate de cuivre
Comment savoir si un aliment, ou l’air, contient de l’eau, alors qu’on ne la voit pas ? On utilise un test chimique très simple : le sulfate de cuivre anhydre.
Le sulfate de cuivre anhydre est une poudre blanche qui a une propriété étonnante : dès qu’elle touche de l’eau, même en toute petite quantité, elle devient bleue. C’est un test caractéristique de la présence d’eau.
On dépose quelques gouttes de jus de tomate sur du sulfate de cuivre anhydre blanc : la poudre bleuit aussitôt. Cela prouve que le jus de tomate contient de l’eau, même s’il n’y a pas d’eau visible qui coule.
Le sulfate de cuivre anhydre bleuit au contact de l’eau, et seulement de l’eau : aucun autre liquide ne provoque ce changement de couleur. C’est pour cela qu’on l’utilise pour prouver la présence d’eau dans un aliment, dans un fruit, ou même dans l’air humide.
5Économie de l’eau au Sahel
Dans certaines régions du monde, l’eau est rare, précieuse, et il faut savoir l’économiser. C’est le cas du Sahel, cette bande de terre qui traverse l’Afrique entre le désert du Sahara et les régions plus humides du sud, avec des villes comme Ndjamena, Dakar, Bamako ou Abéché.
Le Sahel est une région d’Afrique où la saison sèche dure de longs mois sans pluie, suivie d’une courte saison des pluies. L’eau douce y est rare et précieuse : il faut parfois aller la chercher loin, ou attendre les pluies pour remplir les réserves.
5.1 Pourquoi économiser l’eau ?
Au Sahel, l’eau potable n’est pas toujours disponible au robinet : il faut parfois marcher longtemps jusqu’à un puits ou un forage, ou payer chaque bidon d’eau. Les nappes phréatiques se remplissent lentement, seulement pendant la saison des pluies. Gaspiller l’eau, c’est donc risquer d’en manquer plus tard, pour boire, cultiver, ou faire boire les animaux.
Un puits ou un forage peut s’assécher si on en tire trop d’eau, surtout en fin de saison sèche. Économiser l’eau au quotidien, c’est laisser le temps à la nappe phréatique de se recharger.
5.2 Des gestes simples au quotidien
Beaucoup de gaspillage d’eau vient de petites habitudes qu’on peut facilement changer. Regarde la figure 5 : chacun de ces gestes, répété chaque jour, permet d’économiser une grande quantité d’eau sur une année.
Fermer le robinet pendant qu’on se brosse les dents (au lieu de le laisser couler) permet d’économiser environ 5 L d’eau à chaque brossage.
- 5 L économisés à chaque brossage
- ×2 brossages par jour = 10 L économisés par jour
- ×7 jours = 70 L économisés en une semaine
Dans les années 1960, le lac Tchad couvrait environ 25 000 km², une surface presque aussi grande que la Belgique. À cause du changement climatique et de l’utilisation intensive de son eau pour l’agriculture, sa surface a été divisée par plus de dix depuis cette époque. Cet exemple montre à quel point les ressources en eau douce peuvent être fragiles, même quand elles semblent immenses.
Fiche mémo
- L’eau recouvre environ 71 % de la surface de la Terre ; 97 % de cette eau est salée, 3 % seulement est douce.
- Moins de 1 % de toute l’eau de la Terre est une eau douce facilement accessible (lacs, rivières).
- Trois états physiques de l’eau : solide (glace), liquide, gazeux (vapeur d’eau invisible).
- Six changements d’état : fusion, solidification, vaporisation, liquéfaction (condensation), sublimation, condensation solide.
- Fusion/solidification à 0 °C, ébullition à 100 °C (pression normale). La température ne change pas pendant un changement d’état.
- Le cycle de l’eau : évaporation → condensation (nuages) → précipitations → infiltration (nappes) ou ruissellement (rivières, mer).
- Rosée, brume et grêle sont des états de l’eau observables dans la nature.
- Une eau potable se boit sans danger : claire, sans microbes ni produits chimiques nocifs. Une eau claire n’est pas forcément potable !
- Pour rendre une eau douteuse potable : la faire bouillir, la désinfecter (chlore), ou la filtrer.
- Le sulfate de cuivre anhydre (blanc) devient bleu au contact de l’eau : c’est un test caractéristique de sa présence.
- Au Sahel, l’eau douce est rare : il faut l’économiser (fermer le robinet, réparer les fuites, réutiliser l’eau, récupérer l’eau de pluie).
6Exercices corrigés
Associe chaque situation au changement d’état correspondant : a) un glaçon qui fond ; b) de l’eau liquide qui gèle ; c) une flaque d’eau qui disparaît au soleil ; d) de la buée qui se forme sur une vitre froide.
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a) Fusion (solide → liquide). b) Solidification (liquide → solide). c) Vaporisation, ici une évaporation (liquide → gaz). d) Liquéfaction, aussi appelée condensation (gaz → liquide).
Convertis : a) 3 L = … mL ; b) 250 mL = … cL ; c) 2,5 L = … cL.
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- a) 3 L × 1 000 = 3 000 mL
- b) 250 mL ÷ 10 = 25 cL
- c) 2,5 L × 100 = 250 cL
Complète : « Sur toute l’eau de la Terre, … % est de l’eau salée, et seulement … % est de l’eau douce. Parmi cette eau douce, environ … % est gelée dans les glaciers et la banquise. »
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Sur toute l’eau de la Terre, 97 % est de l’eau salée, et seulement 3 % est de l’eau douce. Parmi cette eau douce, environ 69 % est gelée dans les glaciers et la banquise.
Indique l’état physique de l’eau (solide, liquide ou gazeux) dans chaque cas : a) la rosée du matin ; b) la grêle ; c) la brume ; d) la vapeur d’eau invisible dans l’air.
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a) La rosée est de l’eau à l’état liquide (fines gouttelettes). b) La grêle est de l’eau à l’état solide. c) La brume est de l’eau à l’état liquide (minuscules gouttelettes en suspension). d) La vapeur d’eau invisible est de l’eau à l’état gazeux.
a) Quelle est la couleur du sulfate de cuivre anhydre avant tout contact avec l’eau ? b) Quelle couleur prend-il au contact de l’eau ? c) Cite un exemple d’utilisation de ce test.
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a) Le sulfate de cuivre anhydre est blanc. b) Au contact de l’eau, il devient bleu. c) On l’utilise, par exemple, pour prouver la présence d’eau dans un jus de fruit ou dans l’air humide, même quand aucune eau liquide n’est visible.
Un verre contenant 20 cL d’eau s’évapore complètement en 4 heures, en plein soleil.
- Calcule le volume moyen évaporé par heure, en cL.
- Exprime ce volume en mL.
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- 20 cL ÷ 4 h = 5 cL évaporés par heure
- soit5 cL = 50 mL, donc 50 mL évaporés par heure
Une famille consomme en moyenne 150 L d’eau par jour. Calcule sa consommation sur une semaine (7 jours), puis sur un mois de 30 jours.
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- 150 L × 7 = 1 050 L sur une semaine
- 150 L × 30 = 4 500 L sur un mois
Imagine 100 L représentant toute l’eau de la Terre.
- Combien de litres représentent l’eau douce (3 %) ?
- Parmi cette eau douce, environ 1 % est une eau douce visible (lacs, rivières). Combien de litres cela représente-t-il ?
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- 100 × (3 ÷ 100) = 3 L d’eau douce
- 3 × (1 ÷ 100) = 0,03 L d’eau douce visible
Sur 100 L d’eau, seulement 3 centilitres environ sont une eau douce visible et facilement accessible : voilà pourquoi il faut l’économiser !
Explique avec tes mots pourquoi l’eau de mer, même claire et sans odeur, n’est pas potable.
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L’eau de mer contient une grande quantité de sel dissous, invisible à l’œil nu : on ne peut pas le voir, mais il est bien là. Boire de l’eau salée en grande quantité est dangereux : elle ne désaltère pas, et le corps doit au contraire utiliser encore plus d’eau pour éliminer ce sel en excès, ce qui déshydrate l’organisme. La clarté d’une eau ne dit donc rien sur ce qu’elle contient dissous.
On estime que la Terre contient environ 1 400 000 000 km³ d’eau, dont 97 % d’eau salée.
- Calcule le volume d’eau salée, en km³.
- Calcule le volume d’eau douce restant.
- Sachant qu’environ 69 % de cette eau douce est gelée dans les glaciers, calcule le volume d’eau douce liquide (non gelée), arrondi au million de km³ près.
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1. Volume d’eau salée :
- 1 400 000 000 × 97 ÷ 100
- =1 358 000 000 km³
2. Volume d’eau douce :
- 1 400 000 000 − 1 358 000 000
- =42 000 000 km³
3. Volume gelé, puis volume liquide restant :
- 42 000 000 × 69 ÷ 100 = 28 980 000 km³ gelés
- 42 000 000 − 28 980 000 = 13 020 000 km³
- ≈13 000 000 km³ d’eau douce liquide
Une région du Sahel reçoit en moyenne 500 mm de pluie par an, sur une superficie de 10 km². On rappelle que 1 mm de pluie tombée sur 1 m² correspond à un volume de 1 L d’eau.
- Calcule le volume d’eau tombée sur 1 m² en un an.
- Convertis la superficie de la région en m² (1 km² = 1 000 000 m²).
- Calcule le volume total d’eau tombée sur toute la région en un an, en m³ (1 m³ = 1 000 L).
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1. 1 mm de pluie sur 1 m² équivaut à 1 L, donc :
- 500 mm → 500 L d’eau tombée sur chaque m²
2. Conversion de la superficie :
- 10 km² × 1 000 000 = 10 000 000 m²
3. Volume total tombé sur toute la région :
- 500 L × 10 000 000 = 5 000 000 000 L
- soit5 000 000 000 ÷ 1 000 = 5 000 000 m³
Il tombe donc environ 5 millions de m³ d’eau par an sur cette région : un volume énorme, mais qui doit suffire à toute une année, d’où l’importance de bien le gérer.
Une goutte de pluie tombe sur le flanc d’une montagne. Elle ressort dans un fleuve, trois ans plus tard, à 40 km de là.
- Nomme le phénomène qui permet à l’eau de pénétrer dans le sol.
- Nomme la réserve souterraine où l’eau a probablement séjourné pendant ces trois ans.
- Nomme le phénomène qui a permis à l’eau de rejoindre le fleuve.
- L’eau du fleuve va-t-elle rester dans le fleuve pour toujours ? Explique.
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1. C’est l’infiltration : l’eau pénètre dans le sol à travers les roches poreuses.
2. L’eau a séjourné dans la nappe phréatique, la réserve d’eau souterraine.
3. L’eau est ressortie par une source, grâce à l’écoulement souterrain de la nappe, puis a rejoint le fleuve.
4. Non : l’eau du fleuve va continuer son chemin par ruissellement jusqu’à la mer ou l’océan, puis elle s’évaporera à nouveau sous l’effet du Soleil. Le cycle de l’eau continue ainsi sans fin.
La famille de Fatimé, à Ndjamena. Une bonbonne d’eau potable de 20 L coûte 500 FCFA. La famille de Fatimé compte 6 personnes, qui consomment chacune 3 L d’eau potable par jour.
- Calcule la consommation quotidienne de la famille.
- Calcule le nombre de bonbonnes nécessaires pour une semaine (7 jours), en arrondissant au nombre entier supérieur.
- Calcule la dépense hebdomadaire en FCFA.
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1. Consommation quotidienne :
- 6 personnes × 3 L = 18 L par jour
2. Besoin hebdomadaire, puis nombre de bonbonnes :
- 18 L × 7 = 126 L par semaine
- 126 ÷ 20 = 6,3
- doncil faut 7 bonbonnes (6 ne suffisent pas)
3. Dépense hebdomadaire :
- 7 × 500 = 3 500 FCFA
Le robinet qui fuit, à Dakar. Un robinet mal fermé perd environ 15 L d’eau par jour. Le m³ d’eau coûte 500 FCFA (1 m³ = 1 000 L).
- Calcule le volume perdu en un mois de 30 jours, en litres puis en m³.
- Calcule le coût de cette perte en FCFA sur ce mois.
- Propose une solution simple pour éviter cette perte.
Voir le corrigé détaillé
1. Volume perdu en un mois :
- 15 L × 30 = 450 L
- soit450 ÷ 1 000 = 0,45 m³
2. Coût de la perte :
- 0,45 × 500 = 225 FCFA
3. Il suffit de réparer le joint du robinet, ou de faire appel à un plombier dès l’apparition de la fuite, pour éviter ce gaspillage — et cette dépense inutile chaque mois.
Sachet ou bonbonne, à Abidjan. Un sachet d’eau filtrée de 500 mL coûte 25 FCFA, alors qu’une bonbonne de 20 L coûte 600 FCFA.
- Calcule le prix d’un litre d’eau en sachet.
- Calcule le prix d’un litre d’eau en bonbonne.
- Quelle solution est la plus économique pour une famille qui consomme beaucoup d’eau chaque jour ? Justifie.
Voir le corrigé détaillé
1. Prix au litre en sachet (500 mL = 0,5 L) :
- 25 ÷ 0,5 = 50 FCFA par litre
2. Prix au litre en bonbonne :
- 600 ÷ 20 = 30 FCFA par litre
3. La bonbonne est plus économique : 30 FCFA par litre, contre 50 FCFA par litre en sachets. Pour une famille qui consomme beaucoup d’eau chaque jour, acheter une bonbonne revient donc moins cher que d’acheter de nombreux sachets.