Le sujet en bref
Le sujet Pays du groupe 1 associe physique-chimie et SVT, 25 points chacune. En physique-chimie, autour des pompiers : combustion de la cellulose, composition de l’air, lecture d’un graphique de température, sirène et masse d’eau d’un bombardier. En SVT, il fallait reconnaître El Niño sur des images satellites et expliquer, par la chaîne alimentaire, la baisse des captures d’anchois.
Physique-chimie, partie A : l’incendie (10 points)
Le sujet étudie la combustion du bois, assimilé à de la cellulose. Il donne l’équation de la réaction. Il indique un barème par partie, et non par question.
Question 1
Compter les atomes de chaque sorte dans la formule de la cellulose.
Dans une formule chimique, le nombre placé en indice après un symbole donne le nombre d’atomes de cet élément.
C₆H₁₀O₅ contient donc 6 atomes de carbone, 10 atomes d’hydrogène et 5 atomes d’oxygène.
6 atomes de carbone (C), 10 atomes d’hydrogène (H) et 5 atomes d’oxygène (O).
Question 2
Dire de quel type de transformation relève cette combustion, et pourquoi.
Lors de la combustion, la cellulose et le dioxygène sont consommés.
De nouvelles espèces chimiques apparaissent : le dioxyde de carbone et l’eau.
Dans une transformation physique, comme un changement d’état, les espèces chimiques ne changent pas.
C’est une transformation chimique : des réactifs disparaissent et de nouveaux produits se forment.
Question 3
Montrer avec l’équation qu’un incendie dégage des gaz à effet de serre.
Le membre de droite de l’équation indique les produits de la réaction : 6 CO₂ et 5 H₂O.
Le dioxyde de carbone CO₂ est un gaz à effet de serre.
La vapeur d’eau en est un aussi. Or, d’après le sujet, l’eau est ici produite à l’état gazeux.
La combustion produit du dioxyde de carbone CO₂ et de la vapeur d’eau H₂O, qui sont des gaz à effet de serre.
Question 4
Choisir dans la liste les trois formes d’énergie de la phrase à compléter.
L’énergie de départ est stockée dans les espèces chimiques, le bois et le dioxygène : c’est de l’énergie chimique.
Le sujet précise qu’une combustion produit de la lumière et dégage de la chaleur : l’énergie lumineuse et l’énergie thermique sont les énergies obtenues.
Lors d’une combustion, l’énergie chimique est convertie en énergie thermique et en énergie lumineuse.
Physique-chimie, partie B : l’équipement (9 points)
Cette partie porte sur l’air des bouteilles (figure 1) et sur la protection apportée par les vêtements des pompiers (figure 2).
Question 5
Identifier les deux gaz principaux de l’air, représentés par les secteurs A et B de la figure 1.
L’air contient environ 78 % de diazote et environ 21 % de dioxygène.
Le plus grand secteur, A, correspond donc au diazote. Le secteur B, nettement plus petit, correspond au dioxygène.
Zone A : le diazote (N₂). Zone B : le dioxygène (O₂).
Question 6
Donner un exemple de gaz présent en faible quantité dans l’air.
La zone C regroupe environ 1 % de l’air. On y trouve notamment l’argon et le dioxyde de carbone.
L’argon, par exemple. Le dioxyde de carbone convient aussi.
Question 7
Lire sur la figure 2 la durée d’exposition au feu supportable avec un vêtement multicouche, avant le seuil de brûlure.
On cherche le point où la courbe « organisme + multicouche » (tirets bleus) coupe la droite rouge du seuil de brûlure au 1ᵉʳ degré, située vers 44 °C.
Depuis ce point, on descend sur l’axe du temps. On lit un peu plus de 20 minutes, environ 21 minutes.
L’axe du temps est gradué de 2 en 2 minutes : la lecture est précise à 1 minute près environ, soit entre 20 et 22 minutes.
Environ 21 minutes, à 1 minute près : c’est une valeur lue sur le graphique, donc approchée.
Conseil : Ici, la courbe reste juste au-dessus du seuil après 30 minutes : ne réponds pas 60 minutes. Ce qui compte est le moment où elle franchit la droite rouge.
Question 8
Mettre cette durée en regard de celle obtenue avec un vêtement monocouche.
La courbe « organisme + monocouche » (pointillés verts) coupe le seuil de brûlure vers 11 minutes, à 1 minute près.
21 ÷ 11 ≈ 1,9 : la durée est à peu près doublée.
L’écart vaut environ 21 − 11 = 10 minutes.
Une lecture de 20 et 10 minutes, dans la marge de lecture, conduit à la même conclusion : 20 ÷ 10 = 2.
Avec un matériau monocouche, le seuil est atteint en 11 minutes environ. Le multicouche protège à peu près deux fois plus longtemps.
Physique-chimie, partie C : les véhicules (6 points)
Cette partie étudie la sirène des véhicules de pompiers, puis la masse d’eau qu’un avion bombardier d’eau peut embarquer.
Question 9
Montrer avec la figure 3 que l’oreille humaine perçoit les deux sons de la sirène.
D’après la figure 3, un son est audible si sa fréquence est comprise entre 20 Hz et 20 kHz, soit 20 000 Hz.
20 Hz < 435 Hz < 20 000 Hz
20 Hz < 488 Hz < 20 000 Hz
Les fréquences 435 Hz et 488 Hz sont comprises entre 20 Hz et 20 000 Hz : les deux sons sont audibles.
Question 10
Trouver la plus grande masse d’eau mₑ que l’avion peut transporter au décollage.
Masse maximale de l’avion. Le poids et la masse sont liés par la relation P = m × g, donc m = P/g.
m = 180 000 ÷ 10 = 18 000 kg
Masse d’eau. Le sujet ne parle ni du carburant ni de l’équipage : on compte seulement la masse à vide et l’eau.
mₑ = m − mᵥ = 18 000 − 13 000 = 5 000 kg
Vérification : (13 000 + 5 000) × 10 = 180 000 N, ce qui est bien le poids maximum.
L’avion peut embarquer au maximum mₑ = 5 000 kg d’eau, soit 5 tonnes.
Conseil : Ici, le sujet annonce qu’il tiendra compte de la rédaction : écris la relation, le calcul et l’unité à chaque étape.
SVT : le phénomène El Niño (25 points)
Lors d’El Niño, l’eau du Pacifique équatorial n’a pas sa température habituelle. Le sujet étudie ses effets sur les pluies, sur la température de l’eau, puis sur les nutriments, le plancton et la pêche d’anchois au Pérou.
Question 1 (4 points)
Décrire avec le document 1 comment El Niño change les pluies au Pérou et en Australie.
Sans El Niño : le Pérou connaît la sécheresse, et l’Australie reçoit des pluies abondantes.
Avec El Niño : le Pérou reçoit des pluies abondantes, et l’Australie connaît la sécheresse.
La situation s’inverse : El Niño apporte de fortes pluies au Pérou et la sécheresse en Australie.
Conseil : Une comparaison porte sur les deux pays et les deux situations : donne les quatre informations.
Question 2 (6 points)
Dire laquelle des deux images satellites montre El Niño, à partir des documents 1 et 2.
Ce qu’il faut chercher (document 1). Avec El Niño, les alizés ralentissent, la remontée d’eau froide faiblit et l’eau se réchauffe au niveau des côtes du Pérou.
Image 2a (décembre 1993). On ne voit pas de zone hachurée le long de l’équateur, près du Pérou : l’eau n’y présente pas de fort écart à la normale.
Image 2b (décembre 1997). Une grande zone hachurée s’étend le long de l’équateur jusqu’aux côtes du Pérou. D’après l’échelle, les hachures indiquent les écarts les plus forts, vers + 4 °C.
Conclusion. L’eau de surface est donc nettement plus chaude que la normale près du Pérou sur l’image 2b : elle correspond au réchauffement décrit dans le document 1.
L’image 2b, de décembre 1997, correspond à El Niño : l’eau y est bien plus chaude que la normale, jusqu’aux côtes du Pérou.
Question 3 (6 points)
Pour 3.a, 3.b et 3.c, retenir la proposition juste d’après les graphiques du document 3, et l’écrire sur la copie.
3.a : la quantité de nutriments est globalement inférieure en présence d’El Niño. Près de la côte, elle vaut environ 1 sans El Niño et environ 0,35 avec El Niño, en unité arbitraire. La courbe des nutriments reste aussi plus basse ensuite, jusqu’à environ 200 km.
3.b : les quantités de nutriments et de phytoplancton varient globalement dans le même sens. Sans El Niño, elles sont élevées et leurs bosses se situent vers les mêmes distances. Avec El Niño, elles sont faibles toutes les deux. Dans les deux cas, elles deviennent presque nulles au large.
3.c : quand on s’éloigne des côtes, la quantité de nutriments diminue. Sur les deux graphiques, la courbe en pointillés part de sa valeur la plus haute et tend vers 0 à 250 km.
3.a : globalement inférieure en présence d’El Niño. 3.b : varient globalement dans le même sens. 3.c : la quantité de nutriments diminue.
Conseil : Le mot « globalement » compte : sans El Niño, la courbe remonte par endroits. Regarde la tendance d’ensemble de chaque courbe.
Question 4 (9 points)
Expliquer avec les documents 4 et 5 par quelles étapes El Niño fait baisser la pêche d’anchois.
1. La matière minérale manque (document 5). L’upwelling fait remonter la matière minérale des fonds vers la surface. Lors d’El Niño, ce courant diminue ou disparaît. Il arrive donc moins de matière minérale en surface.
2. Le phytoplancton recule (document 4). Le phytoplancton réalise la photosynthèse et il a besoin de matière minérale pour sa croissance. Avec moins de matière minérale, il se développe moins. Le document 3 le confirme : le phytoplancton est bien moins abondant avec El Niño.
3. Toute la chaîne alimentaire est touchée (document 4). Le phytoplancton est mangé par le zooplancton, lui-même mangé par les anchois. Avec moins de phytoplancton, le zooplancton dispose de moins de nourriture. On peut penser qu’il devient moins abondant, et les anchois aussi.
4. Les captures baissent. S’il y a moins d’anchois dans l’océan, les pêcheurs en capturent moins.
El Niño affaiblit l’upwelling : moins de matière minérale remonte en surface, le phytoplancton se développe moins, le zooplancton puis les anchois se raréfient, et les captures diminuent.
Conseil : Rédige une chaîne de causes sans sauter d’étape, de la matière minérale jusqu’à la pêche, et cite le document à chaque étape.
Les erreurs à éviter sur ce sujet
Calculer 180 000 − 13 000 = 167 000 à la question 10.
Convertir d’abord le poids en masse : 180 000 ÷ 10 = 18 000 kg, puis soustraire 13 000 kg.
Un poids en newtons et une masse en kilogrammes sont deux grandeurs différentes : on ne peut pas les soustraire.
Répondre 18 000 kg d’eau.
Enlever la masse à vide : mₑ = 18 000 − 13 000 = 5 000 kg.
Les 18 000 kg sont la masse totale de l’avion chargé.
Lire sur la figure 2 la courbe monocouche pour la question 7.
Suivre la courbe en tirets bleus, qui coupe le seuil vers 21 minutes.
La courbe en pointillés verts concerne le matériau monocouche de la question 8.
Écrire que les anchois disparaissent directement à cause de l’eau plus chaude.
Passer par la matière minérale, le phytoplancton et le zooplancton.
Les documents 4 et 5 expliquent la baisse par le manque de nourriture le long de la chaîne alimentaire.
Questions fréquentes
Quelles disciplines tombaient au brevet de sciences 2023 dans les Pays du groupe 1 ?
La physique-chimie et les SVT, 25 points chacune d’après les barèmes indiqués. Le candidat traite les deux disciplines sur la même copie.
Combien de temps dure cette épreuve de sciences ?
Elle dure 1 heure et elle est notée sur 50 points. Le sujet prévoit 30 minutes pour chaque discipline.
Comment les points sont-ils répartis en physique-chimie ?
Le sujet donne un barème par partie : 10 points pour l’incendie, 9 pour l’équipement et 6 pour les véhicules. Il n’indique pas de points pour chaque question.
Ce sujet comporte-t-il une annexe à rendre ?
Non. Toutes les réponses se font sur la copie. À la question 3 de SVT, il faut y reporter les bonnes propositions.
Les cours à revoir
Proposition de corrigé rédigée par Meilleur Étudiant, sans valeur officielle : le ministère ne publie pas de corrigé, et le barème réel appartient aux correcteurs. Ce sujet date d’avant la note sur 20 du brevet : son barème suit l’ancienne notation. Une erreur ? Écris-nous à contact@meilleuretudiant.fr.