Brevet 2021 Métropole : la physique-chimie face à la fonte des glaciers

La partie de physique-chimie de ce sujet de sciences, notée sur 25 points et prévue pour 30 minutes, part d'un constat d'actualité : les glaciers de montagne reculent. Un texte d'introduction explique les causes de cette fonte, puis l'épreuve suit l'eau des glaciers jusqu'à une centrale hydroélectrique et termine sur la Mer de Glace, dans les Alpes. Les quatre questions mélangent chimie, énergie, lecture de graphique et calcul de vitesse.

Question 1 : causes de la fonte et combustion du méthane

Il faut d'abord relever dans le texte deux causes de la fonte : la hausse de la température de l'air, liée à l'excès de gaz à effet de serre, et la baisse des précipitations. La formule CH₄ indique ensuite un atome de carbone et quatre atomes d'hydrogène. Pour choisir l'équation de la combustion complète, on vérifie deux choses : les bons produits, dioxyde de carbone et eau, puis la conservation des atomes. La première équation produit du dihydrogène, la deuxième ne conserve pas le carbone, seule la troisième convient : CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. Le piège classique : oublier que le 2 placé devant H₂O multiplie toute la molécule.

Question 2 : les formes d'énergie de la centrale

L'eau du lac de retenue, située en altitude, emmagasine de l'énergie potentielle. L'alternateur, entraîné par la turbine qui tourne, reçoit de l'énergie cinétique et fournit de l'énergie électrique, avec une partie perdue en énergie thermique. Attention à ne pas répondre « énergie potentielle » pour le numéro 1 : quand l'eau arrive à la turbine, cette énergie est déjà devenue de l'énergie de mouvement.

Question 3 : lire un graphique et comparer

Sur le graphique, l'épaisseur du glacier passe de 340 m en 2000 à 324 m en 2010, soit une diminution de 16 m. Entre 1990 et 2000, elle n'était que de 4 m. Comparer, c'est chiffrer l'écart : la diminution est 4 fois plus grande sur la même durée de dix ans. On peut alors formuler l'hypothèse d'un réchauffement climatique qui s'accentue depuis 2000. Pour bien lire, il faut repérer qu'un petit carreau vaut 2 m.

Question 4 : la vitesse d'écoulement de la glace

Une échelle abandonnée sur le glacier en 1788 a été retrouvée 4 370 m plus bas en 1832. Elle a avancé avec la glace pendant 44 ans. La vitesse est la distance divisée par la durée : 4 370 ÷ 44 ≈ 99 m par an. L'unité demandée, le mètre par an, guide le calcul et aucune conversion n'est nécessaire.

Conseils pour réussir

Relis l'introduction avant de répondre : elle contient souvent la réponse de la première question. Justifie chaque choix, écris les calculs en entier avec leurs unités et termine par une phrase de conclusion.