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Le calcul de John Joly - FICHE ELEVE

 

Le physicien irlandais John Joly (1857-1933) est connu pour ses travaux sur la radiothérapie dans le traitement des cancers. Il est également célèbre pour avoir proposé une méthode de datation des océans à partir de la salinité.

 

Le principe de la méthode de John Joly

Le 7 mai 1899, il en fit l'exposé à l'Académie Royale de Dublin. Son raisonnement était le suivant : au départ l'océan n'était pas salé ; sa salinité est due à un apport régulier de sel par les rivières. En mesurant la salinité actuelle de l'océan on peut donc en déduire le temps écoulé depuis sa formation.

John_Joly.jpg

 

 

Avant de se lancer sur les traces de John Joly, quelques précisions ...

La salinité est la masse de sels (composés ioniques) dissous dans 1 L d'eau. Elle s'exprime en g par kg d'eau. L'eau de mer contient en moyenne 35 g de sels par kg d'eau de mer. On rappelle qu'un composé ionique est  une espèce chimique électriquement neutre constituée de cations (ions chargés +) et d’anions (ions chargés -). Le chlorure de sodium, appelé couramment "sel", est un composé ionique responsable à 77,8 % de la salinité de l'eau de mer. Les autres ions responsables de la salinité sont essentiellement les ions sulftate SO42-, hydrogénocarbonate (ou bicarbonate) HCO3-, fluorure F-, magnésium Mg2+, calcium Ca2+ et potassium K+.

 

  1. Donner la formule chimique du chlorure de sodium et la formule des ions qui le constituent.
  2. En utilisant vos connaissances sur le cycle de l'eau, expliquer comment l'eau douce des rivières peut saler les océans.

 

En avant pour les calculs ...

John Joly a fait l'hypothèse que le sodium des océans ne provenait que des rivières. Il a estimé qu'elles apportaient 1,43.1011 kg de sodium chaque année aux océans.

 

  1. La masse des océans est de 1,33.1021 kg. En déduire la masse totale de chlorure de sodium contenue dans les océans (en kg).
  2. On donne M(Na) = 23,0 g.mol-1 et M(Cl) = 35,5 g.mol-1. Calculer la masse molaire du chlorure de sodium. En déduire le pourcentage de sodium dans une mole de chlorure de sodium.
  3. En déduire la masse de sodium contenue dans les océans.
  4. En appliquant l'hypothèse de John Joly, calculer l'âge des océans.

 

Un petit commentaire sur les résultats obtenus ...

On va supposer que l'âge des océans est l'âge minimal de la Terre.

 

  1. Rechercher l'âge de la Terre estimé actuellement par des méthodes de radiodatation.
  2. Comparer l'âge de la Terre estimé par des mesures de radioactivité et le résultat obtenu par la méthode de Joly. Commenter et proposer une explication à cet écart.

 

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