Corrigé du brevet de sciences 2023 (Nouvelle-Calédonie)

On s’appuie sur la figure 1 et sur les textes des pages 2 et 3, qui disent le rôle de chaque élément.

Transmettre un courant alternatif aux appareils → Onduleur + câbles électriques. L’onduleur fournit le courant alternatif et les câbles l’amènent aux appareils.

Mesurer l’énergie produite et l’énergie consommée → Compteurs d’énergie. Il y a un compteur pour chaque mesure.

Convertir l’énergie solaire en énergie électrique → Panneaux photovoltaïques. Ils reçoivent la lumière du soleil et produisent une énergie électrique continue.

Transmettre : onduleur + câbles électriques. Mesurer : compteurs d’énergie. Convertir : panneaux photovoltaïques.

On suit l’énergie de gauche à droite, de ce qui entre dans le système jusqu’à l’action souhaitée.

Zone d’entrée, à gauche : Énergie solaire. C’est l’énergie que le système reçoit.

Zone au-dessus de « Convertir » : Panneaux photovoltaïques. Ils changent l’énergie solaire en énergie électrique.

Zone au-dessus de « Transmettre » : Onduleur + câbles électriques. C’est la réponse de la question 1.

Zone de sortie, à droite : Énergie électrique. C’est l’énergie qui alimente les appareils ou part vers le réseau public.

Réseau public et Appareils électriques ne servent pas ici : ils sont en dehors du système. Optimiseurs est déjà placé.

Entrée : énergie solaire. Convertir : panneaux photovoltaïques. Transmettre : onduleur + câbles électriques. Sortie : énergie électrique.

Conseil : Ici, les deux flèches internes indiquent déjà « énergie électrique » : la conversion a donc lieu dans le premier bloc, avant les optimiseurs.

À 8 h (encart 1). La ligne « Production solaire » donne 24,772 kW et la ligne « Consommation » donne 37,164 kW.

Le complément vient du réseau public : 37,164 − 24,772 = 12,392 kW. On retrouve la valeur de la ligne « Fourniture réseau public ».

À 12 h (encart 2). La case à cocher est « Injecté dans le réseau public ».

Justification : la production (52,186 kW) est supérieure à la consommation (13,949 kW). Le collège produit plus qu’il ne consomme, et l’excédent part dans le réseau.

52,186 − 13,949 = 38,237 kW. On retrouve la valeur de la ligne « Excédent » de l’encart 2.

À 8 h : 24,772 kW produits et 37,164 kW consommés. À 12 h : énergie injectée dans le réseau public, car la production dépasse la consommation de 38,237 kW.

Pour chaque programme, on lit la condition, puis les blocs répétés. Une LED qui clignote reçoit 1, puis 0, avec des attentes. Une LED allumée reçoit seulement 1. Le sujet ne définit pas H, P et C, mais on comprend que H indique le jour ou la nuit, P la production et C la consommation.

Programme 1, à gauche (H = NUIT, LED verte à 1 puis à 0) : Faire clignoter LED verte.

Programme 2 (H = JOUR et P = 0, LED rouge à 1) : Allumer LED rouge.

Programme 3 (P > C ou P = C, LED verte à 1) : Allumer LED verte. La condition « P > C ou P = C » veut dire la même chose que Production ≥ Consommation.

Programme 4, à droite (P < C et P > 0, LED rouge à 1 puis à 0) : Faire clignoter LED rouge. La production existe, mais elle ne suffit pas.

De gauche à droite : LED verte clignotante, LED rouge allumée, LED verte allumée, LED rouge clignotante.

Conseil : Les programmes 2 et 4 pilotent tous deux la LED rouge : c’est le test P = 0 ou P > 0, et la présence d’un passage à 0, qui les distinguent.

Il faut rayer « moins importante » et garder « plus importante ».

La figure 3 donne les pressions sous le panneau et au-dessus. La poussée du vent dépend de l’écart de pression entre ces deux côtés.

Inclinaison de 15° : 102,1 kPa au plus fort sous le panneau et 100,75 kPa au plus bas au-dessus. Écart : 102,1 − 100,75 = 1,35 kPa.

Inclinaison de 30° : 102,3 kPa au plus fort sous le panneau et 100,4 kPa au plus bas au-dessus. Écart : 102,3 − 100,4 = 1,9 kPa.

À 30°, la pression est donc à la fois plus forte en dessous et plus faible au-dessus. La zone rouge est aussi plus étendue, et une zone bleu foncé apparaît au-dessus du panneau.

La force est plus importante à 30°, car le plus grand écart de pression entre les deux côtés du panneau passe de 1,35 kPa à 1,9 kPa.

Conseil : Ne cite pas une seule valeur : compare les deux côtés du panneau pour chaque inclinaison, avec les nombres de la figure 3.

Sur le triangle de soutien de la figure 4, deux angles sont notés : 28° et 62°.

L’angle de 28° est placé en bas, entre la barre posée sur le toit et le support incliné du panneau. C’est lui qui mesure l’inclinaison par rapport au toit.

L’angle de 62° est celui du haut du triangle, entre le support incliné et le montant vertical : il n’est pas mesuré par rapport au toit. On vérifie que 28 + 62 = 90.

La valeur de 28° est bien comprise entre 15° et 30°, comme le demande le texte de la page 6.

Les panneaux sont inclinés de 28° par rapport au toit-terrasse.

La pièce qui protège du vent est le coupe-vent arrière. C’est une plaque pleine, fixée à l’arrière de la structure.

D’après la flèche et la rose des vents de la figure 4, le vent va à peu près du sud vers le nord. Or, les panneaux sont orientés vers le nord (page 6) : le vent arrive donc par leur arrière, et la plaque se trouve sur son passage.

Le triangle de soutien, la panne, la borne de serrage et la fixation intermédiaire servent à porter et à tenir les panneaux.

Le coupe-vent arrière.

Conseil : Avec 28°, les panneaux sont proches de l’inclinaison de 30° étudiée en 5-a : on peut penser que cette protection sert à réduire l’effort du vent.

Un système photovoltaïque utilise l’énergie du soleil, qui est une énergie renouvelable. Il n’épuise pas les ressources fossiles comme le charbon, le gaz ou le pétrole.

Le sujet dit que l’usage des ressources fossiles pollue et contribue à l’effet de serre. On sait par le cours qu’un panneau ne brûle aucun combustible : quand il fonctionne, il ne rejette donc pas de gaz à effet de serre comme le CO₂.

En autoconsommation, l’électricité est utilisée en priorité sur place. Le collège prélève alors moins d’énergie au réseau public. Or, d’après le texte de la page 2, l’énergie électrique consommée provient en grande partie de ressources fossiles.

L’excédent n’est pas perdu : il est injecté dans le réseau public et il peut servir à d’autres consommateurs.

Le système utilise une énergie renouvelable, ne rejette pas de gaz à effet de serre en fonctionnant et réduit l’électricité prélevée au réseau.

Dans le document 1, la courbe noire en pointillés donne les réserves et la courbe bleue donne les quantités pêchées. Une petite graduation de l’axe vertical vaut 100 000 tonnes.

En 1970 : réserves estimées de 2 500 000 tonnes et 200 000 tonnes pêchées.

En 2020 : réserves estimées de 1 700 000 tonnes et 1 400 000 tonnes pêchées.

Entre ces deux dates, les réserves baissent de 2 500 000 − 1 700 000 = 800 000 tonnes.

Dans le même temps, les quantités pêchées sont multipliées par 7, car 1 400 000 ÷ 200 000 = 7.

On pêche donc de plus en plus alors que les réserves diminuent. On peut penser que les thons ne se renouvellent plus assez vite pour compenser les prises : c’est une surexploitation.

1970 : réserves 2 500 000 t, pêche 200 000 t. 2020 : réserves 1 700 000 t, pêche 1 400 000 t.

Conseil : La légende est sous le graphique : vérifie quelle courbe correspond aux réserves avant de remplir le tableau.

La catégorie la plus dangereuse est celle des gros poissons du large : marlin, espadon et thon bachi.

C’est la seule catégorie qui contient une forte quantité de méthylmercure, soit plus de 1 mg/kg. Elle dépasse donc la limite fixée.

Les poissons du lagon en contiennent une faible quantité. Les poissons du large en contiennent moins de 1 mg/kg et respectent la limite.

Les consignes vont dans le même sens. Pour les gros poissons du large, la population sensible (femmes enceintes et enfants) doit les éviter et la population générale doit se limiter à 1 repas par semaine. Ce sont les consignes les plus strictes du document.

Les gros poissons du large : ils contiennent plus de 1 mg/kg de méthylmercure et sont à éviter pour la population sensible.

Argument 1 : le produit est très toxique. Le méthylmercure est la forme la plus toxique du mercure. L’OMS le classe parmi les dix produits chimiques les plus dangereux pour la santé publique. Or, le poisson est la principale source alimentaire de cette exposition.

Argument 2 : les consommateurs réguliers sont très exposés. Les personnes qui mangent souvent des poissons du large peuvent recevoir de fortes doses. Le document signale chez elles des atteintes du cerveau, des paralysies, des propos incohérents et des délires.

Argument 3 : les fœtus et les enfants sont les plus fragiles. Le méthylmercure perturbe leur développement, surtout celui du système nerveux. Une exposition avant la naissance peut toucher la mémoire, l’attention, le langage, les gestes précis et la vision dans l’espace.

Le produit est très toxique, une consommation régulière peut provoquer des troubles graves et les fœtus et les enfants sont particulièrement sensibles.

Conseil : Écris trois arguments bien séparés, chacun relié à la santé. Utilise tes propres mots, sans recopier le document.

Le mercure est rejeté dans l’océan par des usines, des volcans, des geysers, des mines et des décharges. Il s’y trouve sous la forme de méthylmercure.

Le méthylmercure est d’abord assimilé par le phytoplancton. Celui-ci est mangé par le zooplancton, lui-même mangé par les poissons du lagon.

Ces poissons sont ensuite mangés par les poissons du large, puis par les gros poissons du large, comme le marlin. Le méthylmercure passe ainsi d’un être vivant à l’autre le long de la chaîne alimentaire.

Il s’accumule dans la chair des poissons. Sur le schéma, les points noirs sont plus gros et plus nombreux en fin de chaîne. On peut penser que chaque prédateur en récupère beaucoup, car il mange de nombreuses proies.

Enfin, l’être humain mange ces poissons, par exemple un steak de thon, et il absorbe à son tour le méthylmercure.

Rejeté dans l’océan, le méthylmercure passe du plancton aux poissons par la chaîne alimentaire, s’accumule dans leur chair et arrive jusqu’à nous.

Conseil : Le sujet demande un texte : ne recopie pas le schéma sous forme de flèches. Suis l’ordre de la chaîne et termine par l’être humain.

Argument 1 : c’est une pêche sélective. Chaque hameçon prend un seul poisson. La palangre capture donc les espèces recherchées et évite de prendre d’autres espèces par accident.

Argument 2 : elle prélève peu de poissons. Les 16 palangriers locaux pêchent 2 800 tonnes par an, alors qu’un seul chalutier étranger en pêche 3 000.

Cela fait 2 800 ÷ 16 = 175 tonnes par palangrier et par an. Un seul chalutier pêche donc environ 17 fois plus qu’un palangrier, car 3 000 ÷ 175 ≈ 17.

Un autre argument est possible : cette pêche est certifiée « Pêche Responsable » depuis 2013.

La palangre est sélective, elle évite les captures accidentelles et elle prélève de faibles quantités de poissons.

Conseil : Ne décris pas seulement la technique : explique en quoi chaque fait protège les ressources marines.