Brevet 2018 Polynésie sujet 2 : l'agriculture urbaine en physique-chimie

La partie de physique-chimie de ce sujet, notée sur 25 points pour 30 minutes, suit le projet d'un « urbainculteur » : arroser son potager avec l'eau de son puits, protéger ses tomates du mildiou avec une agriculture biologique et installer le potager sur le toit plat de son garage. Trois parties couvrent l'énergie, la chimie des ions, puis la masse volumique et le poids.

Partie 1 : deux dispositifs de pompage

Le dispositif n°1 utilise un panneau photovoltaïque, le dispositif n°2 une pompe à moteur qui reçoit de l'essence et de l'air. La source d'énergie du dispositif n°2 est l'essence. Le panneau photovoltaïque reçoit de l'énergie solaire et fournit de l'énergie électrique, une partie étant dissipée sous forme thermique. La combustion de l'essence est une transformation chimique : l'essence et le dioxygène sont consommés, et de nouvelles substances, comme le dioxyde de carbone, se forment. Il faut enfin un avantage et un inconvénient pour chaque dispositif : le panneau utilise une énergie renouvelable sans rejet mais dépend du Soleil, la pompe à essence fonctionne à tout moment mais pollue.

Partie 2 : les ions de la bouillie bordelaise

Avec la solution d'hydroxyde de sodium, il se forme un précipité bleu : d'après le document 1, la bouillie bordelaise contient des ions cuivre II, de formule Cu²⁺. Pour mettre en évidence les ions sulfate SO₄²⁻, on ajoute quelques gouttes de solution de chlorure de baryum à un nouvel échantillon : un précipité blanc doit se former.

Partie 3 : le potager sur le toit

Le graphique du document 2 donne un volume de 6 m³ pour 30 cm de terre. Avec la masse volumique de 1 250 kg/m³, la masse vaut m = ρ × V = 1 250 × 6 = 7 500 kg. On peut contrôler la lecture : 20 m² × 0,30 m = 6 m³. Le poids de la terre vaut P = m × g = 7 500 × 9,8 = 73 500 N. Avec la sous-couche de gravier, le poids total atteint 73 500 + 35 200 = 108 700 N, inférieur au poids maximal de 120 000 N : la structure du garage tient.

Pièges et conseils

À la question 1.1, ne réponds pas « l'air » : il permet la combustion, mais l'énergie est stockée dans l'essence. À la question 1.4, quatre éléments sont attendus : un oubli coûte des points. Pour le test des ions sulfate, ne réutilise pas le tube de la question 2.1. À la question 3.2, n'additionne jamais une masse en kilogrammes et un poids en newtons : convertis d'abord la masse en poids. Termine chaque question ouverte par une phrase qui répond clairement.