Brevet 2023 Sciences : sujet et corrigé

PHYSIQUE-CHIMIE - Durée : 30 minutes - 25 points

Camille possède une piscine dont l’eau est chauffée par un système de capteurs solaires. L’eau de la piscine étant un milieu vivant évoluant sans cesse, il est nécessaire de contrôler régulièrement son pH pour assurer une bonne qualité de la baignade.

Partie 1 - Étude de l’eau de la piscine (16 points)

Le pH idéal pour une piscine est de $7,4$. Si le pH est supérieur à cette valeur, cela peut provoquer :

• la diminution de l'efficacité des produits désinfectants entraînant l'apparition d'algues et le développement de bactéries pouvant rendre la baignade dangereuse ;
• la formation de calcaire bouchant les filtres et détériorant le revêtement.

Pour baisser le pH, on utilise un produit appelé pH-moins (acide sulfurique).
Pour augmenter le pH, on utilise un produit appelé pH-plus (carbonate de soude).

Pour déterminer le pH de l’eau de sa piscine, Camille utilise du papier pH. Après avoir versé une goutte d’eau sur un morceau de ce papier, celui-ci prend une coloration grise.

Question 1 : À partir du document ci-dessus, figurant sur la boîte du papier pH, déterminer la valeur du pH.

(Document : Disque de couleurs du papier pH)

• rouge : $6,2$
• rouge orangé : $6,4$
• orangé : $6,6$
• jaune : $6,8$
• jaune vert : $7,0$
• vert : $7,2$
• gris vert : $7,4$
• gris : $7,6$
• violet clair : $7,8$
• violet foncé : $8,0$
• bleu : $8,2$
• bleu foncé : $8,4$

Question 2 : Préciser le caractère de l'eau de la piscine en cochant la bonne réponse.
$\square$ Acide $\square$ Basique $\square$ Neutre
Justifier la réponse.

Question 3 : Indiquer les conséquences, pour la piscine de Camille, de l'utilisation d'une telle eau.

Question 4 : Indiquer le produit que Camille devra utiliser pour avoir un pH idéal, en justifiant la réponse.

Sur le bidon utilisé par Camille, figure le pictogramme suivant :
(Pictogramme de danger : Corrosif - produit attaquant les métaux et provoquant des brûlures cutanées)

Question 5 : Citer au moins deux précautions à prendre lors de l’utilisation de ce produit.

Partie 2 - Étude du chauffage de l’eau de la piscine (9 points)

Pour chauffer l’eau de sa piscine, Camille utilise un système composé d'une pompe à chaleur et de capteurs solaires.

Question 6 : Compléter le schéma avec les expressions suivantes :

• énergie thermique,
• énergie solaire.

(Schéma à compléter)

• Énergie apportée sur les capteurs solaires : ____________
• Énergie stockée dans la piscine : ____________

Camille quitte sa maison à 8 heures et rentre à 17 heures. Elle souhaite qu’à son retour la température de l’eau soit à $28$ °C pour se baigner. Pour chauffer l’eau de la piscine à la température souhaitée, $400000$ Wh sont nécessaires. Le système de chauffage a une puissance de $20000$ W.

Question 7 : Indiquer, en justifiant la réponse, si Camille aura la température voulue pour l'eau de sa piscine pour s'y baigner à 17 heures.

On donne : $E=P\times t$ qui peut s'exprimer sous la forme $t=\frac{E}{P}$
avec $E$ l’énergie (en Wh), $P$ la puissance (en W) et $t$ la durée de fonctionnement (en h).

BIOLOGIE-ÉCOLOGIE - Durée : 30 minutes - 25 points

Hiro est en classe de $3^e$. Il s’est inscrit au marathon de Moorea pour courir les $4$ km de la fenua run. Huit semaines avant le début de la course, il décide de s’entraîner et de courir une demi-heure, trois fois par semaine après le lycée. Il s’agit de l’aider à vérifier si son entraînement a été efficace.

Partie 1 - S’entraîner physiquement (20 points)

Document 1 : Évolution de la fréquence cardiaque de Hiro pendant une course de 30 minutes avant et après sa période d’entraînement de huit semaines
(Graphique montrant la fréquence cardiaque en bpm en fonction du temps en minutes)

Question 1 : Décrire l’évolution de la fréquence cardiaque de Hiro avant les huit semaines d’entraînement. Des valeurs chiffrées sont attendues.

Question 2 : Décrire l’évolution de la fréquence cardiaque de Hiro après les huit semaines d’entraînement. Des valeurs chiffrées sont attendues.

Document 2 : Évolution de la distance parcourue en 30 minutes par Hiro pendant les huit semaines d’entraînement

Question 3 : À l’aide du document 2, calculer en combien de temps Hiro parcourt $4$ km la huitième semaine.

Question 4 : À l’aide du document 2 et des réponses 1, 2 et 3, justifier le fait que l’entraînement de Hiro lui a été utile pour lui donner une chance de bien finir la course.
On précise qu’un bon coureur court en moyenne $4$ km en $15$ minutes.

Partie 2 - S’alimenter correctement avant une course (5 points)

Document 3 : Se préparer avant une course
La veille de la course, il est conseillé de prendre un repas comportant des aliments riches en protéines et en glucides lents. Il faut éviter des aliments gras et sucrés.
Deux à trois heures avant la course, il est judicieux de prendre un repas léger comme une soupe de légumes ou une barre de céréales et un yaourt ou un fruit.
Il ne faut rien manger juste avant la course et boire régulièrement des petites quantités d’eau. Il faut éviter les boissons sucrées.

Question 5 : À l’aide du document 3, donner deux conseils pour aider Hiro à bien se préparer la veille et le jour de la course.

Conseil 1 : ____________

Conseil 2 : ____________