DNB 2018ChiliCorrigé complet

Agriculture urbaine : pompe photovoltaïque, bouillie bordelaise, toiture

Durée conseillée : 30 min25 points sur 50 à l'épreuve de Sciences8 questions

Notions BO couvertes

T1.1·Espèces/mélanges/solubilité/masse volumique/changements d'état T1.2·Transformations chimiques (combustions, équations bilan, conservation)T1.4·pH, acides-bases, tests d'ions T2.3·Gravitation, poids et masse P=mg T3.1·Sources, conversions, formes d'énergie, chaîne énergétique T3.2·Bilan énergétique, rendement

PDF du sujet officiel

Le programme « urbainculteur » vise à pratiquer l'agriculture en ville. Un citadin souhaite installer un potager sur le toit plat de son garage, alimenté par l'eau d'un puits, et le protéger par une solution naturelle.

1.Partie 1, Utiliser son puits pour l'arrosage (9 pts)

Le citadin hésite entre deux dispositifs : (1) une pompe alimentée par un panneau photovoltaïque, (2) une pompe à moteur essence.

Deux schémas côte à côte. Dispositif n° 1 : le Soleil éclaire un panneau photovoltaïque relié par des fils électriques à une pompe électrique immergée dans un puits, qui remplit une réserve d'eau au-dessus du garage, laquelle alimente le potager. Dispositif n° 2 : une pompe à moteur, alimentée en essence et en air et rejetant du dioxyde de carbone et des particules fines, puise dans le même puits et remplit la même réserve. — Document 1, Dispositifs envisagés.

Question 1.1

1 pt

T3.1

Nommer la source d'énergie du dispositif n°2 (moteur essence).

Question 1.2

2 pts

T3.1

Un panneau photovoltaïque est un convertisseur d'énergie. Nommer la forme d'énergie reçue ① et la forme d'énergie fournie ② par le panneau photovoltaïque, en choisissant parmi les termes suivants : chimique, cinétique, électrique, thermique, solaire.

Diagramme de conversion : une flèche numérotée 1 entre dans un ovale « Panneau photovoltaïque », une flèche numérotée 2 en sort vers la droite, et une flèche descend vers le bas sous la mention « Energie dissipée ».

Question 1.3

4 pts

T1.2

Préciser si la combustion de l'essence est une transformation physique ou chimique. Justifier.

Question 1.4

2 pts

T3.1

Donner un avantage et un inconvénient pour chacun des 2 dispositifs.

2.Partie 2, Bouillie bordelaise (7 pts)

Utilisée en agriculture biologique, la solution aqueuse de bouillie bordelaise permet de lutter contre une maladie : le mildiou des tomates. Afin d'identifier les ions présents dans cette solution, on réalise des tests.

Document 1, tableau de six tests d'identification. Ion cuivre II, Cu2+, solution d'hydroxyde de sodium, précipité bleu. Ion fer II, Fe2+, hydroxyde de sodium, vert. Ion fer III, Fe3+, hydroxyde de sodium, rouille. Ion zinc, Zn2+, hydroxyde de sodium, blanc. Ion chlorure, Cl-, nitrate d'argent, blanc qui noircit à la lumière. Ion sulfate, SO4 2-, chlorure de baryum, blanc. — Document 1, Tests d'identification de quelques ions.

Question 2.1

3 pts

T1.4

Test avec une solution d'hydroxyde de sodium :

Schéma de l'expérience : on verse une solution d'hydroxyde de sodium dans un tube à essai contenant de la solution de bouillie bordelaise ; une flèche mène au tube après réaction, légendé « on observe la formation d'un précipité bleu ».

À l'aide du document 1, nommer l'ion identifié dans la solution de bouillie bordelaise.

Question 2.2

4 pts

T1.4

En utilisant le document 1, proposer une expérience permettant de mettre en évidence la présence d'ions sulfate dans la solution de bouillie bordelaise. Préciser l'observation attendue.

3.Partie 3, Installer le potager sur le toit (9 pts)

L'installation du potager nécessite de placer une sous-couche de gravier permettant d'évacuer l'excès d'eau et de supporter la terre végétale.

Coupe du garage : au-dessus du volume légendé « Garage (20 m²) », une sous-couche de gravier, puis une couche de terre végétale de 30 cm de hauteur, et le potager par-dessus.

Document 2, droite passant par l'origine donnant le volume de terre en mètre cube en fonction de la hauteur de terre en centimètre, pour un garage de 20 m², de 0 à 60 cm et de 0 à 12 m³. — Document 2, Volume de terre en fonction de la hauteur de terre, pour un garage de 20 m².

Données

Masse volumique de la terre végétale : 1 250 kg/m³
Poids maximal supporté par la structure : P_max = 120 000 N
Poids de la sous-couche de gravier : P_sous-couche = 35 200 N
Intensité de pesanteur : g = 9,8 N/kg

Question 3.1

5 pts

T1.1

En s'aidant du document 2, montrer que 7 500 kg de terre végétale sont nécessaires pour réaliser le potager avec 30 cm de terre végétale. Détailler le raisonnement.

Question 3.2

4 pts

T2.3

Le poids maximal que peut supporter la structure du garage est P_max = 120 000 N. La structure pourra-t-elle supporter le poids total de la terre végétale et de la sous-couche de gravier ? Un raisonnement et des calculs sont attendus.

Méthodologie

Chaque corrigé suit une méthodologie de rédaction rigoureuse, avec formule littérale annoncée, étapes de calcul détaillées et phrase de conclusion explicite. Idéal pour s'entraîner à rédiger comme attendu au DNB.