Brevet 2024 Centres étrangers : la physique-chimie sous la mer

La partie de physique-chimie de ce sujet, notée sur 25 points, a pour thème l'exploration des fonds marins. Elle est découpée en quatre parties : les coraux, l'environnement marin des coraux, la descente d'un plongeur et la mesure d'une profondeur avec un sonar. Les neuf questions couvrent la chimie des solutions, la masse volumique, les forces et les signaux sonores.

Partie A : les coraux et le pH

Les coraux vivent dans une eau de mer dont le pH est compris entre 8,0 et 8,4. Pour dire si cette eau est acide ou basique, il faut comparer le pH à 7 : il est supérieur à 7, donc la solution est basique. La justification attendue, c'est justement cette comparaison. La question suivante demande de lire la formule CaCO₃ : un atome de carbone et trois atomes d'oxygène. Attention à ne pas lire « Ca » comme un atome de carbone : Ca est le symbole du calcium.

Partie B : tester l'eau de mer

Les documents 1 et 2 permettent d'écrire un protocole pour mettre en évidence les ions calcium. Le réactif est l'oxalate d'ammonium, placé dans le compte-gouttes 2. On verse de l'eau de mer dans un tube à essai, on ajoute quelques gouttes de réactif et on observe. Si l'eau contient des ions calcium, un précipité blanc se forme. Il ne faut pas confondre avec le test des ions chlorure, dont le précipité blanc noircit à la lumière. Vient ensuite le calcul de la masse volumique : la masse d'eau vaut 119 − 47 = 72 g, le volume lu sur l'éprouvette est 70 mL, donc ρ ≈ 1,03 g/mL. Le piège classique consiste à oublier de retirer la masse de l'éprouvette vide.

Partie C : la descente du plongeur

Le poids est l'action de la Terre : il est vertical et dirigé vers le bas, c'est donc le segment fléché B. Le calcul P = m × g donne 900 N pour une masse de 90 kg. Le poids s'exprime en newtons, jamais en kilogrammes. Comme 900 N est supérieur à la poussée d'Archimède de 850 N, le plongeur peut descendre.

Partie D : la profondeur mesurée au sonar

Le signal sonore fait un aller-retour en 0,04 s à la vitesse de 1 500 m/s. Il parcourt donc 60 m, ce qui correspond à deux fois la profondeur : le fond marin se trouve à 30 m. S'arrêter à 60 m est l'erreur la plus fréquente.

Nos conseils

Écris toujours les unités dans tes calculs, compare les valeurs avant de conclure et rédige un protocole en étapes numérotées avec le nom exact du matériel. Relis les documents : presque toutes les réponses s'y appuient.