Une épreuve de physique-chimie autour du lait calédonien

La partie physique-chimie du brevet 2025 de Nouvelle-Calédonie, intitulée « Le lait calédonien en bouteille », compte 25 points et se traite en 30 minutes environ. Le sujet suit le travail d'un technicien de la DAVAR, le service qui contrôle la qualité du lait produit à Sarraméa. Cinq questions s'enchaînent, de l'atome jusqu'au pH du lait qui vieillit.

Question 1 : l'atome d'azote

Il faut d'abord compléter un texte à trous avec des mots proposés : protéines, atomes, 10^-10 m, noyau, électrons, protons. Le document 1 donne les ordres de grandeur : une protéine mesure environ 10^-9 m, un atome d'azote 10^-10 m et son noyau 10^-15 m. On vérifie que le noyau est bien 100 000 fois plus petit que l'atome. Ensuite, avec le tableau périodique, on lit le nombre de protons Z : 7 pour l'azote, 6 pour le carbone. Comme un atome est électriquement neutre, il a autant d'électrons que de protons. Le piège consiste à lire le nombre du haut (14 ou 12), qui compte les nucléons.

Question 2 : mesurer la masse de 100 mL de lait

On rédige un protocole avec une balance électronique et une fiole jaugée de 100 mL : peser la fiole vide, la remplir jusqu'au trait de jauge, la peser pleine, puis faire la différence. Avec les valeurs du document 3, on obtient 249,0 − 146,0 = 103,0 g. Donner directement 249,0 g, sans retirer la masse de la fiole, fait perdre les points.

Question 3 : l'énergie de stérilisation

La cuve a une puissance de 4 kW et stérilise 10 litres en 15 minutes. Pour 30 litres, il faut 3 fois plus de temps, soit 45 minutes, c'est-à-dire 0,75 h. La relation E = P × t donne alors E = 4 × 0,75 = 3 kWh. L'erreur classique est de garder la durée en minutes, ce qui donne un résultat qui n'est pas en kWh.

Questions 4 et 5 : conversions d'énergie et pH

Sur le diagramme énergétique, le système de chauffage reçoit de l'énergie électrique et fournit de l'énergie thermique au lait. La dernière question demande de choisir la courbe d'évolution du pH. Le lait est d'abord légèrement acide, donc son pH est un peu inférieur à 7, ce qui élimine le graphique C. La fermentation produit des ions H⁺ : le pH diminue, ce qui élimine le graphique B. Il faut cocher le graphique A.

Conseils pour réussir

Convertis toujours les durées en heures avant d'utiliser E = P × t. Pour un choix de graphique, justifie avec deux critères : la valeur de départ et le sens de variation.