Sujet brevet - Sciences 2024 - Centres étrangers 1 - Corrigé

Lien vers le sujet : Sujet brevet – Sciences 2024 – centres étrangers groupe 1

Partie : PHYSIQUE-CHIMIE

Les coraux (5 points)

Les eaux de mer sont des solutions basiques car la valeur du pH est supérieure à 7.
En effet, le pH est une valeur sans unité comprise entre 0 et 14 et :

• si le pH d’une solution est strictement inférieur à 7, alors la solution est dite acide ;
• si la valeur du pH d’une solution est exactement égale à 7, alors la solution est dite neutre ;
• si le pH d’une solution est strictement supérieur à 7, alors la solution est dite basique

Astuce

Même si cela n’est pas précisé dans la consigne, il est possible d’accompagner vos réponses de schémas lorsque cela vous paraît pertinent.

Le carbonate de calcium comporte :

Astuce

Une des erreurs qui pouvant être faite, c’est de croire qu’il y a 2 atomes de carbone. Mais un symbole atomique peut être constitué soit d’une lettre majuscule, soit d’une lettre majuscule suivie d’une lettre minuscule, comme pour l’atome de calcium noté $\text{Ca}$.

L’environnement marin des coraux (9 points)

Il est demandé de détecter la présence d’ions calcium $\text{Ca}^{2+}$ dans l’eau de mer. Or, d’après le document 2, l’oxalate d’ammonium permet de détecter la présence de ces ions en formant un précipité blanc lorsque quelques gouttes sont ajoutées à la solution à tester.

Voici donc un protocole expérimental qui permet de détecter la présence d’ions $\text{Ca}^{2+}$.

• Matériel :

D’après le document 1, voici le matériel que l’on va utiliser :

• le flacon contenant un échantillon d’eau de mer ;
• le tube à essai ;
• le bécher ;
• le compte-goutte contenant une solution d’oxalate d’ammonium.

• Protocole expérimental :

1. Verser un peu d’eau de mer dans le bécher.

2. Verser un peu d’eau de mer contenue dans le bécher dans le tube à essai.

3. Ajouter quelques gouttes d’oxalate d’ammonium dans le tube à essai à l’aide du compte-gouttes 2.

4. Observer quelques instants le contenu du tube à essai.

L’observation attendue est la formation d’un précipité blanc dans le tube à essai, comme indiqué sur le document 1.

Astuce

Il est important de bien lire la consigne et de repérer les éléments utiles.
D’après la formule donnée, la masse volumique de l’eau de mer $\rho$ est égale au quotient de la masse $m$ de l’eau de mer par le volume $V$ de l’eau de mer.
Dans cette question la masse s’exprime en grammes ($\text{g}$) et le volume en millilitres ($\text{mL}$).

D’après les mesures effectuées, la masse d’eau de mer $m$ est la différence de la masse de l’éprouvette graduée contenant l’eau de mer avec la masse de l’éprouvette graduée à vide.

Ainsi la masse d’eau de mer est : $m=119-47=72\,\text{g}$

Le volume $V$ de l’eau de mer contenu dans l’éprouvette s’obtient par simple lecture de l’éprouvette graduée.
L’éprouvette est graduée en $\text{mL}$ et chaque graduation correspond à $10\,\text{mL}$.

Le volume d’eau de mer contenu dans l’éprouvette graduée est : $V=70\,\text{mL}$.

Ainsi, la masse volumique de l’eau de mer est : $\rho=\dfrac{72}{70}=1,03\,\text{g/mL}$.

Astuce

L’unité de la masse volumique peut s’exprimer de différentes façons. Dans cette question, nous avons effectué le quotient de grammes par des millilitres et, ainsi, nous obtenons des $\text{g/mL}$. Il faut savoir que des $\text{g/mL}$ correspondent à des $\text{kg/m}^3$, on peut donc affirmer que l’eau de mer a une masse volumique $\rho=1,03\,\text{g/mL}=1,03\,\text{kg/m}^3$.

Descente d’un plongeur (6 points)

Le poids est une force dont la direction est verticale et le sens est vers le bas. Plus simplement, le poids est une force qui attire tout objet ayant une masse vers le centre de la Terre. On peut donc affirmer que le segment fléché B correspond au poids $P$.

L’intensité du poids est donnée par la relation $P=m\times g$ où $m$ est la masse du plongeur en kilogrammes ($\text{kg}$) et $g=10\,\text{N/kg}$. $$P=90\times 10=900\,\text{N}$$ L’intensité du pois du plongeur a pour valeur $P=900\,\text{N}$.

La poussée d’Archimède est la force qui est représenté par le segment fléché A. Cette force tend à faire remonter le plongeur à la surface. D’après l’énoncé, pour qu’un plongeur puisse descendre, il faut que la valeur du poids soit supérieure à la valeur de la poussée d’Archimède. Le plongeur a un poids d’intensité $900\,\text{N}$ qui est supérieure à la valeur de la poussée d’Archimède soit $850\,\text{N}$ .
Le plongeur va donc pouvoir descendre.

Profondeur de plongée (5 points)

Lorsque le sonar émet un signal sonore, qui se réfléchit sur le fond marin, il effectue une distance égale au double de la distance $d$ soit $2d$.
Il existe une relation entre la vitesse $v$, la distance parcourue $2d$ et la durée $T$ pour parcourir cette distance : $$v=\dfrac{2d}{T}$$ Avec $d$ exprimée en mètre ($\text{m}$), $T$ en seconde ($\text{s}$) et $v$ en mètre par seconde ($\text{m/s}$).
On a donc $2d=v\times T$.
Puis $d=\dfrac{v\times T}{2}$. $$d=\dfrac{1\,500\times 0,004}{2}=30\,\text{m}$$ Le sol marin se trouve à 30 mètres de la surface.

Astuce

Il faut toujours considérer une distance parcourue qui correspond à un aller-retour que ce soit pour le fonctionnement d’un sonar ou tout autre radar.

Partie : SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE

Question (5 points)

L’organisme vivant responsable de la maladie est le Plasmodium, un organisme unicellulaire.
L’organisme vivant qui en assure la transmission est le moustique anophèle femelle.

Astuce

Sur des schémas, il ne faut pas hésiter à surligner les éléments qui semblent importants pour bien les repérer et ne pas passer à côté d’une information utile.

Question (6 points)

Les propositions justes sont les suivantes :

• Le nombre de cas de paludisme était plus élevé en 2005 qu’en 1980 au Panama.
• Au Costa Rica, le nombre de cas de paludisme est passé d’environ 1 000 cas à environ 7 000 cas au début des années 1990.

Astuce

Lorsqu’on analyse un graphique, il faut prendre le temps de bien regarder :

• Qu’est-ce qui est représenté sur chaque axe ?
• Quelles sont les unités ?
• À quoi correspondent les légendes s’il y a plusieurs courbes ?

Question (7 points)

Dans le document 1, on apprend que le vecteur de transmission du paludisme est le moustique anophèle femelle. Dans le document 3, on apprend que les amphibiens se nourrissent notamment de moustiques adultes, mais aussi de leurs œufs.
En mangeant les œufs de moustiques, les amphibiens régulent leur population. Donc, moins il y a d’amphibiens, plus les œufs de moustiques peuvent se développer sans être mangées. Les œufs de moustiques, une fois adultes, deviennent des moustiques capables de piquer les humains et de transmettre le parasite du paludisme (le Plasmodium). Avec une plus grande population de moustiques, les risques de piqûres augmentent, et donc il pourrait y avoir une augmentation des cas de paludisme.

Astuce

Il ne faut pas hésiter à noter au brouillon les liens de cause à effet. Par exemple ici :
disparition des amphibiens $\rightarrow$ augmentation du nombre d’œufs de moustiques $\rightarrow$ augmentation des moustiques adultes $\rightarrow$ augmentation des cas de paludisme car le moustique sert de vecteur

Question (9 points)

Depuis les années 1990, les amphibiens du Costa Rica et du Panama sont gravement menacés, avec 40 % des espèces en voie d’extinction. Ce déclin est principalement dû à des perturbations de leurs écosystèmes : destruction des habitats, changement climatique et, surtout, la chytridiomycose, une maladie mortelle causée par un champignon (document 4). Cette disparition des amphibiens a des conséquences directes sur la santé humaine.
En tant que prédateurs naturels des moustiques (œufs et adultes) (document 3), les amphibiens jouent un rôle essentiel dans le contrôle des populations de ces insectes, porteurs de maladies. Par exemple, les moustiques anophèles femelles transmettent le Plasmodium, responsable du paludisme chez l’être humain (document 1). Avec la diminution des amphibiens, la population de moustiques augmente, entraînant un risque accru de piqûres et de propagation du paludisme. Ainsi, le nombre de cas de paludisme a connu une augmentation significative dans les régions étudiées : on est passé de moins de 1 000 cas au début des années 1980, jusqu’à 7 000 cas au début des années 1990 au Costa Rica et 5 000 cas au début des années 2000 au Panama (document 2).
Cet exemple met en évidence le lien étroit entre la santé des écosystèmes et celle des populations humaines. Ainsi, protéger les amphibiens et, plus largement, préserver les écosystèmes, s’impose comme un enjeu majeur pour la santé publique à l’échelle mondiale.

Astuce

• Il est important de s’assurer d’avoir utilisé les documents cités dans la question.
• Au brouillon, il est très utile de noter les informations apportées par les documents, puis d’essayer ensuite de les mettre en lien.
• Il est bien de penser à organiser la réponse en différents paragraphes, pour éviter les « pavés » de texte. Cela montre que l’on sait structurer la réponse.