Brevet 2024 Métropole : la physique-chimie à la piscine olympique

La partie de physique-chimie de ce sujet, notée sur 25 points et prévue pour 30 minutes, part du centre aquatique construit pour les Jeux olympiques de Paris. Elle se découpe en deux temps : la chimie de l'eau des bassins, puis la physique du plongeon à 10 mètres.

Question 1 : un pH trop bas

Le texte d'introduction donne la réponse : quand le pH passe en dessous de 7, la peau et les yeux des baigneurs sont irrités et les équipements métalliques durent moins longtemps. Le piège consiste à citer le chlore moins efficace ou la formation de calcaire : ces inconvénients concernent un pH trop élevé, au-dessus de 8.

Question 2 : le rouge de phénol

Le test donne une couleur rouge. D'après le tableau, le rouge de phénol est rouge pour un pH compris entre 8,4 et 14 : le pH est donc supérieur à 7 et l'eau est basique. Justifie toujours en trois temps : la couleur observée, la zone de pH lue dans le tableau, puis la comparaison avec 7. Dans la formule C₁₉H₁₄O₅S, on lit, en plus du soufre, les atomes de carbone, d'hydrogène et d'oxygène.

Question 3 : molécule, atome ou ion

Dans l'équation Fe + 2 H⁺ → Fe²⁺ + H₂, la molécule est H₂, formée de deux atomes d'hydrogène liés. L'atome est Fe, un seul symbole sans charge. L'ion est H⁺, ou Fe²⁺ : une charge écrite en exposant signale un ion. Attention à recopier H⁺ sans le 2 placé devant, qui sert seulement à ajuster l'équation.

Question 4 : les tests caractéristiques

La réaction forme des ions Fe²⁺ et du dihydrogène. La soude donne un précipité vert avec les ions Fe²⁺ et le dihydrogène produit une détonation à l'approche d'une flamme : les propositions correctes sont P1 et P3. Les propositions P2 et P4 sont fausses car la réaction ne forme ni ions Fe³⁺ ni dioxygène.

Question 5 : le plongeon à 10 mètres

Le graphique montre que l'énergie cinétique diminue un peu pendant les 0,2 premières secondes, puis augmente jusqu'à l'impact, où elle vaut environ 6 900 J. Pendant la chute, l'altitude diminue : c'est l'énergie de position qui se convertit en énergie cinétique. L'impact se lit vers 1,6 s. Le second graphique donne une vitesse d'impact de 14 m/s. Pour la comparer à la limite de 80 km/h, il faut convertir : 14 × 3 600 = 50 400 m parcourus en une heure, soit environ 50 km/h. La vitesse respecte donc la norme de sécurité. Retiens que pour passer des m/s aux km/h, on multiplie par 3,6.

Conseils pour réussir

Cette partie récompense la rigueur : citer le document utilisé, écrire les unités et justifier chaque réponse. Sur les graphiques, trace des pointillés pour lire les valeurs et indique-les sur ta copie.