Correction Dnb métropole 2019

PHYSIQUE – CHIMIE

Durée de l’épreuve : 30 min – 25 points
Les essais et les démarches engagés, même non aboutis, seront pris en compte

Des cylindres de glace, de formule chimique H2O, appelées « carottes », sont prélevés dans les régions polaires et dans les glaciers des montagnes ; ils contiennent des renseignements précieux pour l’étude du climat.
L’élément oxygène se trouve notamment sous la forme de trois atomes stables nommés oxygène 16, oxygène 17 et oxygène 18. À partir de la proportion d’oxygène 18 par rapport à l’oxygène 16 dans la glace, les chercheurs déterminent la température de l’atmosphère au moment de la formation de la glace.

Document 1 : Un modèle de l’atome d’oxygène

Document 2 : Les fiches d’identité des atomes d’oxygène stables

Question 1 (7 points)

1a– Légender le document 1, en affectant à chaque numéro un nom parmi les propositions suivantes : noyau, électrons, proton, neutron.

La légende du schéma est :

• 1 : électrons
• 2 : proton
• 3 : neutron
• 4 : noyau

1b– Quel est le nombre de protons présents dans chacun des 3 atomes d’oxygène ? Justifier vos réponses par une phrase.

Le numéro atomique correspond au nombre de protons dans l’atome. Chacun des atomes d’oxygène contient donc 8 électrons. On peut également justifier sa réponse en indiquant qu’un atome est électriquement neutre : il contient autant d’électrons que de protons (soit 8 pour les 3 atomes d’oxygène).

L’analyse des bulles d’air piégées dans la glace permet de déterminer la quantité de dioxyde de carbone CO2 contenu dans l’atmosphère du passé.

Document 3 : Évolution du pourcentage en volume de CO2 dans l’air au cours des années.

Données : https://www.eea.europa.eu/data-and-maps/figures/atmospheric-concentration-of-co2-ppm-1

Question 2 (8,5 points)
2a- En utilisant le graphique du document 3, indiquer le pourcentage en volume de dioxyde de carbone présent dans l’air en 1910.

En 1910, le pourcentage en volume de dioxyde de carbone présent dans l’air est de 0,030% (voir la ligne de projection en vert sur le graphique ci-dessous)

2b- En quelle année ce pourcentage a-t-il atteint 0,037 % ?

Ce pourcentage a atteint 0,037 % en l’an 2000 (voir les lignes de projection en rouge sur le graphique ci-dessus).

2c– Comparer, en citant des données du graphe, l’évolution du pourcentage de CO2 en volume dans l’air, entre 1810 et 1950 puis entre 1950 et 2010.

En 1810, le pourcentage en volume de dioxyde de carbone présent dans l’air est de 0,0285 %, en 1950 de 0,0310 %, en 2010 de 0,039 %. Entre 1810 et 1950, la progression est donc de +0,0025 % et entre 1950 et 2010 de + 0,0080 %. Le le pourcentage en volume de dioxyde de carbone présent dans l’air augmente donc plus rapidement après 1950.

2d– Quelle valeur pourrait atteindre ce pourcentage en 2020 ? Décrire et critiquer la méthode utilisée.

Si on poursuit le tracé de la courbe (voir courbe bleue sur le graphique précédent), on pourrait atteindre un pourcentage en volume de dioxyde de carbone présent dans l’air de 0,041 % en 2020. Limite de la méthode : on ne sait pas si l’augmentation va suivre la même progression dans les années à venir. 

Le projet ICE MEMORY est un programme scientifique dont l’objectif est de constituer la première archive glaciaire du monde. Des carottes provenant des glaciers les plus en danger seront conservées à – 54 °C dans une cave creusée sous la neige de l’Antarctique.

Document 4 :