Oui
Circuits RC
Thermodynamique
Mécanique des fluides
Sujet Bac Corrigé - Physique du vigneron - Métropole Septembre 2025 Jour 1 - Ex 1 - Corrigé (Physique-chimie)
1 septembre 2025
Terminale spécialité
🍇 De la cuve de fermentation au mustimètre, l'exercice 1 du bac 2025 de physique-chimie en Métropole (septembre, jour 1) suit le travail d'un vigneron. C'est le gros morceau du sujet : 11 points et environ 1 h 55.
- Capteur capacitif et circuit RC : capacité proportionnelle à la hauteur de liquide, équation différentielle, temps caractéristique lu à 63 % de E.
- Thermodynamique : sens du transfert thermique, flux à travers les parois, puissance de fermentation et bilan d'énergie.
- Poussée d'Archimède : équilibre du mustimètre, hauteur immergée et masse volumique minimale mesurable.
Le sujet officiel et le corrigé détaillé, question par question, sont gratuits en PDF, avec les méthodes et les pièges à éviter.
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La physique au service du vigneron : un exercice de 11 points
Le premier exercice du bac 2025 de physique-chimie en Métropole (session de septembre, jour 1) pèse à lui seul 11 points sur 20, pour une durée conseillée d'environ 1 h 55. Il suit un vigneron pendant la fermentation de son jus de raisin et mobilise trois chapitres de terminale bien distincts, en 14 questions : le condensateur et le circuit RC, la thermodynamique, puis la poussée d'Archimède. Chaque partie peut se traiter indépendamment, ce qui permet de ne pas rester bloqué.
Un capteur de niveau capacitif (Q1 à Q5)
La tige du capteur forme une armature, le liquide l'autre. Un liquide isolant ne peut donc pas jouer le rôle d'armature : il n'y a plus de condensateur. Avec C = ε·SC/e et SC = h·ℓ, la capacité est proportionnelle à la hauteur h : mesurer C, c'est mesurer le niveau. Vient ensuite la démonstration classique de l'équation différentielle de la charge : loi des mailles, loi d'Ohm, puis i = C·duC/dt, et l'on divise par R·C. En reportant la solution A·e-t/τ + B, on obtient τ = R·C et B = E, puis la condition initiale (condensateur déchargé) impose A = -E. Le piège le plus fréquent est d'oublier cette condition initiale.
La question 5 enchaîne deux lectures graphiques : sur la courbe de charge, uC atteint 0,63 × 5,0 = 3,15 V à τ = 0,11 s, d'où C = τ/R = 1,8 × 10-8 F, soit 18 nF. La droite d'étalonnage donne alors une hauteur d'environ 12 cm. Attention : cette droite ne passe pas par l'origine, il faut lire la valeur sur le graphique et non appliquer une simple proportionnalité.
Le bilan thermique de la cuve (Q6 à Q9)
L'air extérieur, à 22 °C, est plus chaud que le jus, à 18 °C : le transfert thermique va spontanément de l'air vers le jus. Le flux à travers les parois vaut ΦP = A·S·(θext - θjus) = 12 × 9 × 4 = 432 W ; un écart de température a la même valeur en °C et en K, inutile de convertir. La puissance de fermentation demande de passer d'abord du volume à la masse de jus (2 180 kg) : PF ≈ 277 W. Enfin, une température constante impose Δθ = 0, donc P = -ΦP - PF ≈ -709 W. Le signe négatif s'interprète : l'échangeur refroidit le jus, car le système reçoit déjà deux apports positifs.
Le mustimètre et la poussée d'Archimède (Q10 à Q14)
Le mustimètre flotte, soumis à son poids et à la poussée d'Archimède. Le principe d'inertie donne m0 = ρjus·V, avec un volume immergé V = V0 + ST·hT, d'où l'expression de hT demandée. Si la masse volumique du jus diminue, hT augmente : l'appareil s'enfonce. La masse volumique minimale correspond donc à l'enfoncement maximal de 14 cm et vaut environ 9,8 × 102 kg·m-3, soit 0,98 g·mL-1. Pour un jus trop fermenté, la surface du liquide dépasse la dernière graduation : la mesure devient impossible.
Pièges et conseils
Les erreurs coûteuses de cet exercice sont surtout des conversions : millilitres en mètres cubes, grammes en kilogrammes, centimètres en mètres. Dans la poussée d'Archimède, le volume est le volume immergé et la masse volumique celle du liquide, pas celle de l'objet. Pour le bilan thermique, gardez en tête que les puissances sont algébriques et comptées positivement quand le jus reçoit de l'énergie. Enfin, soignez les chiffres significatifs : une surface donnée avec un seul chiffre significatif limite la précision du flux. Le corrigé détaillé reprend chaque question avec la méthode et les calculs complets.