Sciences de la vie et de la terre, physique chimie, Brevet Métropole 2019

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Sciences de la vie et de la terre.
L'eau et les sels minéraux comme l'azote, le phosphore et le potassium sont indispensables pour satisfaire les besoins nutritifs des végétaux.
Dans ce sujet, on s'intéresse au lieu de prélèvement de l'eau et des sels minéraux au niveau d'un végétal.
Question 1 (6 points)
Recopier le schéma et relier chaque substance minérale à l'organe qui la prélève.

On s'intéresse à l’absorption racinaire par la plantule.
La racine est constituée de trois zones distinctes.

Pour déterminer quelle(s) zone(s) de la racine absorbe l’eau et les sels minéraux, les différentes parties de la racine sont placées dans l’eau minéralisée ou dans l’huile selon l’hypothèse testée.

Question 2 (6 points)
Choisir parmi les trois propositions suivantes l’hypothèse testée dans l’expérience précédente.
Hypothèse 1 : la zone subéreuse absorbe l'eau et les sels minéraux.
Hypothèse 2 : la zone de croissance absorbe l'eau et les sels minéraux.
Hypothèse 3 : la zone pilifère absorbe l'eau et les sels minéraux.
L'huile ne peut pas être absorbée par la plante ; l'huile n'est pas toxique et ne contient pas d'eau , ni de sels minéraux.

Question 3 (4 points)
Décrire sur votre copie une expérience constituée de plusieurs tubes qui permet de tester l’hypothèse suivante :
« La zone de croissance est aussi une zone d’absorption d’eau et de sels minéraux ».
Vous pouvez répondre sous la forme d’un texte ou d’un schéma.
Tube témoin : une plantule de radis dont la racine plonge dans l'eau avec sels minéraux.
Tube n°1 : une plantule de radis plonge entierement dans l'huile.
Tube n°2 : une plantule de radis plonge dans un récipient contenant de l'huile et de l'eau avec sels minéraux. Seule la zone de croissance plonge dans la phase aqueuse.

On s'intéresse maintenant à l'absorption de l'azote par les végétaux et à l’amélioration de la production des cultures. L'azote est indispensable pour la croissance des végétaux.

Question 4 (9 points)
Comparer les deux pratiques agricoles utilisées pour améliorer la production des cultures.
Pour répondre, rédiger un paragraphe sur votre copie. Des valeurs chiffrées sont attendues.
L'utilisation d'engrais azoté ou l'ajout de bactéries sans engrais conduit au même rendement. Ce rendement est deux fois plus élevé, comparé à une culture sans apport d'engrais azoté ou sans apport de bactéries.
Si on apporte trop d'engrais azoté, une partie se retrouve dans les cours deau ou dans les nappes phréatiques.
En utilisant des bactéries sans engrais, on ne peut cultiver le pois chiche qu'une année sur deux, l'autre année étant consacrée à la culture des légumineuses.

Physique chimie.
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.
Question 1 (7 points)
1a- Légender le schéma ci-dessous, en affectant à chaque numéro un nom parmi les propositions suivantes : noyau, électrons, proton, neutron.

1b- Quel est le nombre de protons présents dans chacun des 3 atomes d’oxygène ? Justifier vos réponses par une phrase.
Ces trois atomes possèdent le même numéro atomique Z = 8 ; ces noyaux possèdent donc 8 protons.
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.
Question 2 (8,5 points)
2a- En utilisant le graphique, indiquer le pourcentage en volume de dioxyde de carbone présent dans l’air en 1910.
2b- En quelle année ce pourcentage a-t-il atteint 0,037 % ?

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 : 0,026 % et en 1950 / 0,031 % : soit une augmentation de 0,031 - 0,026 =0,005 % ( progression de 19 %).
En 1950 : 0,031 % et en 2010 / 0,039 % : soit une augmentation de 0,039 - 0,031 =0,008 % ( progression de 26 %).
2d- Quelle valeur pourrait atteindre ce pourcentage en 2020 ? Décrire et critiquer la méthode utilisée.
D'après le graphe, ce pourcentage pourrait atteindre 0,041 %. Mais de nombreux pays se sont engagés à réduire les émissions de gaz à effet de serre.
Si cet engagement est tenu, le taux de CO₂ pourrait atteindre un maximum avant de décroître.

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.

Lieu de prélevement des carottes	intensité de la pesanteur
Bolivie altitude 6300 m	9,76 N / kg
France altitude 4236 m	9,79 N /kg
Antartique altitude 3800 m	9,82 N / kg

Question 3 (9,5 points)
3a- À la base de Vostok qui se situe en Antarctique, on extrait une carotte de glace de 3 mètres de long, le poids du cylindre de glace est P = 236 N.
Schématiser le cylindre de glace en position verticale et représenter le poids de la glace par un segment fléché en prenant pour échelle 1 cm pour 100 N.

Longueur de la flèche 2,36 cm.
3b- Calculer la masse du cylindre de glace de Vostok en kilogrammes. Expliquer la démarche suivie et écrire la relation utilisée.
P = mg avec g = 9,82 N / kg.
m = P / g = 236 / 9,82 ~24,0 kg.