DNB 2019MétropoleCorrigé complet

Carottes glaciaires & projet ICE MEMORY

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

Notions BO couvertes

T1.3·Atomes/molécules/ions/modèles T2.2·Forces et interactions (modélisation)T2.3·Gravitation, poids et masse P=mg

Des cylindres de glace, de formule chimique H₂O, appelés « 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 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.

1.Constitution de l'atome d'oxygène

Modèle d'un atome d'oxygène : noyau central avec protons et neutrons, électrons en orbite, numérotés de 1 à 4 — Document 1, Modèle de l'atome d'oxygène avec étiquettes numérotées 1, 2, 3 et 4.

Question 1a

4 pts

T1.3

Légender le document 1 en affectant à chaque numéro un nom parmi : noyau, électrons, proton, neutron.

Question 1b

3 pts

T1.3

Donner le nombre de protons présents dans chacun des 3 atomes d'oxygène (oxygène 16, 17 et 18). Justifier en une phrase.

2.Évolution du CO₂ atmosphérique

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.

Graphique de l'évolution du pourcentage en volume de CO₂ dans l'air en fonction des années (1810 à 2010) — Document 3, % de CO₂ en volume dans l'air au cours des années (eea.europa.eu).

Question 2a

2 pts

T1.1

Indiquer le pourcentage en volume de CO₂ présent dans l'air en 1910.

Question 2b

1.5 pts

T1.1

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

Question 2c

3 pts

T1.1

Comparer l'évolution du pourcentage de CO₂ entre 1810 et 1950 puis entre 1950 et 2010.

Question 2d

2 pts

T1.1

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

3.ICE MEMORY : poids d'une carotte de glace

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

Tableau : intensité de pesanteur g aux trois sites de prélèvement glaciaire (Illimani 9,76 ; Col du Dôme 9,79 ; Vostok 9,82 N/kg) — Document 4, Intensité de la pesanteur g aux 3 lieux de prélèvement.

Question 3a

3 pts

T2.2

À la base de Vostok (Antarctique), on extrait une carotte de glace de 3 m de long. Son poids vaut P = 236 N. Schématiser le cylindre en position verticale et représenter le poids par un segment fléché, à l'échelle 1 cm pour 100 N.

Question 3b

6.5 pts

T2.3

Utiliser les données pour calculer la masse de la carotte de glace de Vostok, en kilogrammes. Expliquer la démarche et écrire la relation utilisée.

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.