Brevet 2019 Métropole septembre : le sujet de sciences et son corrigé

L'épreuve de sciences du brevet de septembre 2019 en Métropole, série générale, est présentée par sa page de garde officielle : une heure, 50 points, deux disciplines traitées sur la même copie. Le document proposé ici réunit cette page de garde et la partie de physique-chimie, notée sur 25 points et prévue pour 30 minutes, avec son corrigé détaillé question par question.

Le fil conducteur est la qualité de l'air en ville. Dans les grandes villes, la qualité de l'air est contrôlée en permanence et, lorsque certains seuils de polluants comme l'ozone sont dépassés, les pouvoirs publics prennent des mesures, par exemple la réduction de la vitesse des véhicules. Le sujet s'intéresse à la composition de l'air, à l'apparition de l'ozone en cas de pollution et à un système de surveillance, le LIDAR. Les cinq questions mêlent lecture de documents, énergie, chimie et calcul de distance : un bon sujet de révision de fin de 3e.

Physique-chimie : qualité de l'air, ozone et LIDAR

Question 1 : la composition de l'air

Le document 1 est un diagramme circulaire : 78 % de diazote, 21 % de dioxygène et 1 % d'autres gaz, comme le dioxyde de carbone, la vapeur d'eau ou l'argon. Parmi la liste de formules proposée, il faut retenir N2 pour le diazote et O2 pour le dioxygène. Le piège est de choisir CO2 ou H2O : ces gaz sont bien présents dans l'air, mais dans le petit pourcentage restant. Il ne faut pas non plus confondre O3, l'ozone, avec O2, le dioxygène.

Question 2 : l'énergie dans un moteur de voiture

Le texte du sujet indique que l'énergie chimique libérée par la combustion de l'essence est en partie convertie en énergie cinétique, le reste étant perdu sous forme de chaleur. Le diagramme se complète donc ainsi : 1 pour l'énergie chimique, 2 pour l'énergie cinétique, 3 pour l'énergie thermique. La flèche qui entre dans le moteur porte l'énergie reçue, les flèches qui sortent portent les énergies fournies. Les cases 2 et 3 peuvent être échangées.

Question 3 : un protocole pour le dioxyde de carbone

C'est la question la plus ouverte de la partie, notée sur 6 points. Il faut proposer, avec des phrases et des schémas, une expérience qui montre qu'une combustion produit du dioxyde de carbone. Le tableau du document 2 donne le test à utiliser : l'eau de chaux se trouble en présence de dioxyde de carbone. Le corrigé propose d'allumer une bougie, de tenir un bécher retourné au-dessus de la flamme pour recueillir les gaz, puis de remettre le bécher à l'endroit et d'y verser aussitôt un peu d'eau de chaux. L'eau de chaux, limpide au départ, se trouble : la combustion a produit du dioxyde de carbone. Attention à ne pas choisir le sulfate de cuivre anhydre, qui sert à reconnaître l'eau.

Question 4 : les atomes et la formation de l'ozone

Cette question rapporte le plus de points, 8 au total. En 4a, il faut donner la composition atomique des molécules : le dioxygène O2 contient 2 atomes d'oxygène et l'ozone O3 en contient 3. En 4b, il faut montrer que l'équation NO2 + O2 → NO + O3 respecte la conservation des atomes. On compte les atomes de chaque sorte : du côté des réactifs, 1 atome d'azote et 2 + 2 = 4 atomes d'oxygène ; du côté des produits, 1 atome d'azote et 1 + 3 = 4 atomes d'oxygène. Les atomes ne sont ni créés ni détruits, ils se réarrangent. Les molécules, elles, ne sont pas conservées.

Question 5 : la distance mesurée par le LIDAR

Le LIDAR émet un signal laser qui se déplace à 300 000 km/s. Le signal met 3 µs pour aller jusqu'à la zone analysée et revenir. Avec la relation d = v × t et t = 3 × 10^-6 s, le signal parcourt 0,9 km. Comme ce trajet correspond à un aller et un retour, la distance cherchée est la moitié : 0,45 km, soit 450 m. Le piège classique est d'oublier cette division par 2. Il faut aussi penser à convertir les microsecondes en secondes pour que la distance sorte en kilomètres.

Gérer son temps sur l'épreuve d'une heure

L'épreuve de sciences dure une heure pour deux disciplines : compte environ 30 minutes pour la physique-chimie. Les questions 1 et 2 se traitent vite, en quelques minutes, à condition de bien lire le diagramme et le texte. Garde davantage de temps pour la question 3, qui demande des phrases et des schémas, et pour la question 4, la mieux notée. Termine par le calcul de la question 5 en écrivant d'abord la relation utilisée, puis le calcul et enfin une phrase de réponse avec l'unité. Si tu bloques sur une question, passe à la suivante : toute démarche, même partielle, est prise en compte.

Conclusion

Ce sujet de septembre 2019 est idéal pour vérifier des notions incontournables de 3e : lire un document, distinguer les formes d'énergie, rédiger un protocole avec un test d'identification, appliquer la conservation des atomes et utiliser la relation entre vitesse, distance et durée. Fais-le d'abord en conditions réelles, puis compare ta copie au corrigé détaillé : pour chaque question, tu y trouveras la réponse rédigée comme sur une copie, les méthodes et les pièges à éviter.