DNB 2023MétropoleCorrigé complet

Niveau marin, dilatation thermique de l'eau et satellite Sentinel-6A

Durée conseillée : 30 min25 points sur 50 à l'épreuve de Sciences7 questions

Notions BO couvertes

T1.1·Espèces/mélanges/solubilité/masse volumique/changements d'état T1.3·Atomes/molécules/ions/modèles T4.1·Lumière (propagation, vitesse, année-lumière)T4.3·Distance par retard/écho

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Globalement, le niveau marin moyen* a augmenté d'environ 15 cm entre 1900 et 2000, puis cette hausse s'est accélérée. La dilatation thermique** de l'eau de mer, conséquence du réchauffement de l'océan, explique environ la moitié de la hausse, l'autre moitié étant due à la fonte des glaciers continentaux.

Sous l'effet de l'augmentation globale du niveau marin, de plus en plus de zones côtières sont exposées aux inondations. En l'absence d'efforts d'adaptation, la fréquence de ces inondations augmentera, ce qui pourrait générer des infiltrations d'eau de mer dans les eaux souterraines, détériorant ainsi la qualité de l'eau et entraînant potentiellement des problèmes de santé et une destruction des récoltes.

* Niveau marin moyen : hauteur moyenne de la surface de la mer.
** Dilatation thermique : augmentation du volume sous l'effet d'une augmentation de la température.
D'après Océan et Cryosphère, OCE

1.Conséquences de la hausse du niveau marin

Question 1

2 pts

T1.1

Citer deux conséquences de l'augmentation du niveau marin moyen.

2.L'élément sodium dans l'eau de mer

L'eau de mer contient de nombreux éléments chimiques. Parmi ceux-ci, le sodium est présent sous forme d'ion dans le chlorure de sodium. On donne ci-dessous un extrait de la classification périodique des éléments, regroupés par ordre croissant de numéro atomique (nombre de protons dans le noyau).

Extrait du tableau périodique : 18 premiers éléments avec symbole, nombre de nucléons A et numéro atomique Z — Extrait de la classification périodique des éléments chimiques (1 ≤ Z ≤ 18). Pour chaque case : nom, symbole, nombre de nucléons (A en haut à gauche) et numéro atomique (Z en bas à gauche).

Question 2a

1 pt

T1.3

Donner le symbole de l'élément sodium.

Question 2b

2 pts

T1.3

Donner le nombre de protons contenus dans le noyau d'un atome de sodium.

Question 2c

4 pts

T1.3

Indiquer le nombre de neutrons contenus dans le noyau d'un atome de sodium. Expliquer la démarche.

3.Mise en évidence de la dilatation thermique de l'eau

De l'eau, initialement placée dans un réfrigérateur à 5 °C, est mise dans un ballon surmonté d'un bouchon, d'un thermomètre et d'un tube en verre. Le dispositif est placé sur une balance pendant plusieurs heures, dans une pièce à 25 °C. La masse de l'ensemble reste constante.

Schéma : ballon d'eau froide surmonté d'un tube et d'un thermomètre, posé sur une balance, dans une pièce à 25 °C — Dispositif expérimental : ballon d'eau initialement à 5 °C placé dans une pièce à 25 °C.

Graphique de la masse volumique de l'eau (en kg/m³) en fonction de la température (en °C) de 0 à 25 °C — Évolution de la masse volumique de l'eau en fonction de la température. D'après webphysique.fr.

Question 3a

2 pts

T1.1

Indiquer, à l'aide du graphique, la valeur de la masse volumique de l'eau à la température initiale de 5 °C.

Question 3b

6 pts

T1.1

À partir du graphique, expliquer sans calcul pourquoi le niveau de l'eau dans le tube monte lorsque la température de l'eau augmente. Détailler précisément le raisonnement.

4.Mission Sentinel-6A : altimétrie radar

Depuis 1992, des satellites permettent de déterminer avec précision le niveau marin ; ils évoluent sur une orbite à une altitude de 1 336 km. Un nouveau satellite, Sentinel-6A, lancé fin 2020, embarque le radar altimètre Poseidon-4.

Le satellite émet verticalement des ondes radio sous forme de signaux de très courte durée. Ces signaux, qui se propagent à c = 300 000 km/s, se réfléchissent sur la surface de la mer et reviennent au satellite. La durée de l'aller-retour permet de déterminer la distance altimétrique entre le satellite et la mer.

Schéma : satellite émettant un signal radio vers la surface de la mer, qui se réfléchit et revient au satellite — Principe de l'altimétrie radar. D'après ENS Lyon.

Question 4

8 pts

T4.1T4.3

Déterminer la valeur de la distance altimétrique mesurée par Sentinel-6A lorsque le signal met Δt = 8,9 ms (soit 0,0089 s) pour effectuer l'aller-retour. Préciser la relation utilisée et commenter le résultat.

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.