Brevet 2021 Métropole : l'épreuve de sciences complète

L'épreuve de sciences du brevet 2021 en Métropole dure 1 heure et compte pour 50 points. Elle réunit deux disciplines traitées sur la même copie : la physique-chimie, sur la fonte des glaciers de montagne, et les SVT, sur la couleur des feuilles et la photosynthèse. Chaque partie vaut 25 points et correspond à environ 30 minutes de travail. La calculatrice est autorisée. Les deux sujets ont un point commun : ils demandent de lire des documents avec précision, un texte, un schéma, un graphique, des chromatogrammes ou un tableau d'expériences, puis de justifier chaque réponse.

Physique-chimie : la fonte des glaciers de montagne

La partie de physique-chimie part d'un texte sur le réchauffement climatique et les causes de la fonte des glaciers. Elle compte quatre questions qui font passer de la chimie à l'énergie, puis aux mathématiques appliquées.

Méthane et combustion

La première question fait relever deux causes de la fonte dans le texte : la hausse de la température de l'air, due à l'excès de gaz à effet de serre, et la baisse des précipitations. Elle fait ensuite lire la formule du méthane, CH₄ : un atome de carbone et quatre atomes d'hydrogène. Il faut enfin choisir l'équation de la combustion complète parmi trois propositions. La méthode tient en deux temps : vérifier que les produits sont bien le dioxyde de carbone et l'eau, puis que chaque sorte d'atome est conservée. Seule la troisième équation, CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O, remplit les deux conditions. Le piège : oublier que le 2 placé devant H₂O multiplie toute la molécule.

La centrale hydroélectrique

L'eau de fonte alimente des lacs de retenue. Dans le lac, en altitude, l'eau emmagasine de l'énergie potentielle. L'alternateur, entraîné par la turbine, reçoit de l'énergie cinétique et fournit de l'énergie électrique, avec une part d'énergie thermique. Répondre « énergie potentielle » pour l'entrée de l'alternateur est un piège classique : à ce stade, l'énergie de l'eau est déjà devenue de l'énergie de mouvement.

Graphique et vitesse de la Mer de Glace

Le graphique montre l'épaisseur de la Mer de Glace au fil des années. Elle passe de 340 m en 2000 à 324 m en 2010, soit 16 m de moins, contre 4 m entre 1990 et 2000. La diminution est donc 4 fois plus grande sur la même durée, ce qui suggère un réchauffement qui s'accentue. Pour lire juste, il faut noter qu'un petit carreau vaut 2 m. La dernière question raconte l'histoire d'une échelle abandonnée en 1788 et retrouvée 4 370 m plus bas en 1832 : en 44 ans, la glace a avancé à environ 99 m par an, avec v = d ÷ t.

SVT : couleur des feuilles et photosynthèse

La partie de SVT s'intéresse aux plantes à feuilles rouges et panachées. Puisque la couleur verte vient des chlorophylles, ces plantes peuvent-elles réaliser la photosynthèse et produire de l'amidon ?

Lire des chromatogrammes

La première question compare les chromatogrammes d'une feuille verte et d'une feuille rouge. Chaque tache est un pigment. La feuille rouge contient les mêmes pigments impliqués dans la photosynthèse que la feuille verte : carotènes, xanthophylles, chlorophylles a et b. Elle possède en plus des anthocyanes, non impliquées dans la photosynthèse, qui pourraient expliquer sa couleur rouge. Une feuille rouge contient donc bien de la chlorophylle, simplement masquée.

Choisir l'expérience avec un témoin

La deuxième question demande l'expérience qui teste le rôle de la lumière dans la production d'amidon. Il faut comparer deux plantes identiques qui ne diffèrent que par l'éclairage. L'expérience 1 change deux facteurs à la fois, l'expérience 3 n'a pas de témoin : seule l'expérience 2, avec deux plantes à feuilles rouges, l'une éclairée et l'autre à l'obscurité, convient. Le séjour préalable à l'obscurité vide les feuilles de leur amidon, ce qui rend le test fiable. La justification doit aussi écarter les deux autres expériences.

Tests à l'eau iodée

La dernière question fait prévoir les résultats du test à l'eau iodée, qui vire au violet/noir en présence d'amidon. Les feuilles vertes et rouges se colorent entièrement. Sur les feuilles panachées, les parties colorées virent au violet/noir et les parties blanches restent jaunes, car sans pigments elles ne peuvent pas capter la lumière. La photosynthèse demande à la fois de la lumière et des pigments pour la capter.

Gérer son temps sur 1 heure

Consacre environ 30 minutes à chaque discipline et commence par celle où tu te sens le plus à l'aise. Lis d'abord toutes les questions d'une partie pour repérer les documents utiles. En physique-chimie, écris les calculs avec leurs unités et une phrase de conclusion. En SVT, cite le document utilisé à chaque argument. Garde quelques minutes à la fin pour relire, vérifier les unités et compléter une justification trop courte.

Conclusion

Ce sujet de Métropole 2021 couvre des notions centrales du cycle 4 : formules chimiques et conservation des atomes, conversions d'énergie, lecture de graphique, vitesse, pigments et photosynthèse, démarche expérimentale avec témoin. C'est un très bon entraînement pour apprendre à justifier à partir de documents. Fais-le en conditions réelles, en 1 heure, puis compare ta copie au corrigé détaillé pour repérer les méthodes à retenir.