Brevet 2022 Sciences : sujet et corrigé

La limonade

Après s’être servi un verre de limonade, Vairani observe l’étiquette de la bouteille. Elle peut y lire les indications suivantes :

Boisson à base d’eau minérale
Sans conservateur
Servir très frais

Ingrédients :
eau minérale (92 %), sucre (7,8 %), $C{O}_2$, acidifiant : acide citrique, arômes naturels

Valeurs nutritionnelles moyennes pour 1 L :

• Énergie : $1330\text{ kJ}–320\text{ kcal}$
• Matières grasses : $0\text{ g}$
• Glucides (Sucre) : $78\text{ g}$ (taux de sucre)
• Protéines : $0\text{ g}$
• Sel : inférieur à $0,1\text{ g}$

PARTIE 1 - Caractéristiques de la limonade (19 points)

Question 1 : Citer l’information figurant sur l’étiquette indiquant que la limonade est acide.

Question 2 : Indiquer la grandeur que doit mesurer Vairani pour vérifier que la limonade est bien acide.

Question 3 : Proposer une expérience permettant de déterminer cette grandeur.

Question 4 : Indiquer si la proposition suivante est juste ou fausse en cochant la bonne réponse.
Un acide a un pH inférieur à 7.
$\square$ Vrai - $\square$ Faux

Question 5 : La bouteille contient $1,5\text{ L}$ de limonade qui a une masse volumique de valeur $1030\text{ g/L}$.

Question 5.1 : Cocher ci-dessous la proposition exacte afin de donner la signification de la valeur $1030\text{ g/L}$.

• $\square$ Un litre de limonade a une masse de $1030\text{ grammes}$.
• $\square$ Un gramme de limonade a un volume de $1030\text{ litres}$.
• $\square$ 1030 bouteilles de limonade ont une masse de $1\text{ kilogramme}$.

Question 5.2 : Montrer que la limonade présente dans la bouteille pleine a une masse voisine de $1550\text{ g}$.

Le graphique ci-dessous donne la valeur de la masse volumique d’une eau sucrée en fonction de la masse de sucre contenue dans $1\text{ L}$.

(Graphique : Axe vertical "Masse volumique ($g/L$)" allant de 980 à 1060 ; Axe horizontal "Masse de sucre par litre d'eau sucrée ($g$)" allant de 0 à 200. La courbe est une droite croissante passant par le point $(0,1000)$).

Question 5.3 : Indiquer, en utilisant ce graphique, si le taux de sucre mentionné sur l’étiquette est correct. On fera apparaître sur le graphique les traits de lecture de la réponse.

PARTIE 2 - Transformation énergétique (6 points)

Lorsque Vairani consomme de la limonade, l’énergie chimique stockée dans la boisson est transformée par son organisme en énergie lui servant d’une part à se déplacer en vélo, et d’autre part à maintenir sa température corporelle.

Question 6 : Compléter le schéma ci-dessous en choisissant des mots dans la liste suivante :
thermique / mécanique / chimique / lumineuse / vitale

(Schéma à compléter) :
Limonade $\stackrel{\text{Eˊnergie....................}}{\to }$ Vairani

• $\stackrel{\text{Eˊnergie....................}}{\to }$ Pédales du vélo
• $\stackrel{\text{Eˊnergie....................}}{\to }$ Sueur

BIOLOGIE - ÉCOLOGIE - Durée : 30 minutes - 25 points

Maeva habite à Moorea, elle aime aller plonger dans la mer pour observer les êtres vivants qui vivent au sein du récif corallien. Elle se demande quelles relations ils entretiennent les uns avec les autres au sein de cet écosystème.

PARTIE 1 - Les relations alimentaires au sein d’un récif corallien (17 points)

Document 1 : Les relations alimentaires au sein d’un récif corallien.
(Le document présente un réseau avec les flèches "est mangé par") :

• Phytoplancton $\to$ Zooplancton
• Phytoplancton $\to$ Polype corallien
• Zooplancton $\to$ Polype corallien
• Zooplancton $\to$ Chromis bleu
• Zooplancton $\to$ Poisson globe
• Zooplancton $\to$ Ver « ventilateur »
• Polype corallien $\to$ Poisson papillon
• Polype corallien $\to$ Limace de mer
• Éponge $\to$ Poisson ange
• Chromis bleu $\to$ Requin
• Poisson ange $\to$ Requin
• Poisson papillon $\to$ Requin

Question 1 : À l’aide du document 1, préciser la place dans la chaîne alimentaire des êtres vivants présents dans le récif corallien où plonge Maeva, en complétant le tableau ci-dessous :
Au moins un nom est attendu pour chaque type de consommateurs.

Question 2 : À l’aide du document 1, justifier le fait que l’on dit du requin qu’il est un super prédateur.

Document 2 : Le corail, une association particulière.
Le polype corallien est un animal qui vit en association avec des algues unicellulaires chlorophylliennes appelées zooxanthelles. Cette association est bénéfique pour les deux êtres vivants car les zooxanthelles fournissent au polype, une partie des glucides produits lors de la photosynthèse et le polype en respirant, fournit aux zooxanthelles le $C{O}_2$ dont elles ont besoin. Il protège l’algue qui vit à l’intérieur des cellules de l’animal.

Question 3 : Indiquer un bénéfice pour chacun des deux membres de l’association.

• Bénéfice pour les zooxanthelles :
• Bénéfice pour le polype corallien :

PARTIE 2 - L’impact du réchauffement climatique sur les récifs coralliens (8 points)

Document 3 : L’association entre le polype corallien et les zooxanthelles : un équilibre fragile.
(Schéma montrant trois états) :

1. CORAIL EN BONNE SANTÉ : Le polype, un animal, héberge des algues unicellulaires, les zooxanthelles, qui le nourrissent et donnent au corail sa couleur.
2. CORAIL BLANCHI : Si la température de l'eau augmente, le corail expulse ses microalgues. Dépigmenté, il laisse voir son squelette blanc.
3. CORAIL MORT : Si la température reste trop haute, le corail finit par mourir. Des algues filamenteuses recouvrent alors son squelette.

Du fait du changement climatique mondial lié aux émissions de gaz à effet de serre par les activités humaines, la température des océans est en constante augmentation : elle augmente d’environ $0,1\text{ °C}$ tous les dix ans depuis 1970. À l’horizon 2100, on estime que l’augmentation pourrait atteindre $2\text{ °C}$.

Question 4 : À l’aide des documents 1, 2 et 3, expliquer à Maeva ce qu’il pourrait arriver au récif corallien de Moorea d’ici la fin du $21^e$ siècle.