Corrigé du brevet de sciences 2025, session de septembre (Métropole)

Proposition A. Le sommet du Mont Blanc est à 4 805 m. Cette altitude se trouve entre 4 000 m et 5 500 m : c’est la ligne « très haute altitude » du tableau. Le pourcentage de dioxygène disponible y est de 60 %.

Proposition B. Le sommet de l’Everest est à 8 849 m, donc au-dessus de 5 500 m : c’est la ligne « altitude extrême ». Sans masque, le tableau indique un mal des montagnes sévère. Le randonneur est peu entraîné, donc il n’entre pas dans les exceptions citées par l’introduction.

Proposition A : réponse 3 (60 %). Proposition B : réponse 1 (mal des montagnes sévère).

Conseil : Le sujet parle de « lettre », mais les choix sont numérotés : écris clairement « A : 3 » et « B : 1 ». Attention aussi : 60 % est une valeur par rapport au niveau de la mer, pas la part de dioxygène dans l’air.

E. Le trajet commence par l’inspiration de l’air par le nez ou la bouche.

C. L’air circule ensuite dans les voies respiratoires. Le document 2b montre la trachée, les bronches, les bronchioles, puis les alvéoles pulmonaires.

A. Au niveau de l’alvéole, les flèches en pointillés du document 2b montrent le passage du dioxygène de l’air vers le sang du capillaire.

B. Le dioxygène rejoint les globules rouges, qui le transportent dans le sang.

D. Le document 2a indique que le sang apporte le dioxygène aux cellules, qui s’en servent avec les nutriments pour satisfaire leurs besoins en énergie.

L’ordre est E, C, A, B, D.

Conseil : Pars des deux bouts : E est forcément le début et D la fin. Il reste à placer C, A et B en suivant les flèches du document 2b.

Le problème de départ (document 1). Plus l’altitude augmente, moins il y a de dioxygène disponible. En haute altitude, entre 2 000 m et 4 000 m, il n’en reste que 80 % de la valeur du niveau de la mer. Le mal des montagnes peut alors apparaître dans les 6 à 10 heures suivant l’ascension.

Le lien avec les cellules (documents 2a et 2b). Les cellules ont besoin de dioxygène pour satisfaire leurs besoins en énergie, et ce dioxygène leur est apporté par les globules rouges du sang. Le sujet ne le dit pas directement, mais on peut en déduire une hypothèse : en altitude, le sang apporte moins de dioxygène aux cellules, qui produisent moins d’énergie. Cela expliquerait des symptômes comme la fatigue générale.

La réaction de l’organisme (document 3). Le manque de dioxygène provoque la production d’une hormone, l’EPO. Cette hormone entraîne une plus grande production de globules rouges.

La conséquence. Avec plus de globules rouges, le sang peut transporter plus de dioxygène. L’approvisionnement des cellules s’améliore malgré l’air appauvri, et elles retrouvent l’énergie dont elles ont besoin.

Le rôle de la durée. Il faut 8 à 10 jours pour que le nombre de globules rouges soit suffisant : un individu non entraîné retrouve alors une activité physique quasi normale. Cette quantité reste élevée tant que le séjour se prolonge. Une personne qui reste plusieurs semaines a donc eu le temps de s’adapter, et ses symptômes diminuent.

Le sujet ne précise pas pourquoi certaines personnes ne sont pas concernées par cette amélioration. Ce point n’est pas demandé.

Le manque de dioxygène déclenche la production d’EPO, qui augmente le nombre de globules rouges. Au bout de 8 à 10 jours, le sang transporte davantage de dioxygène vers les cellules : leurs besoins sont mieux couverts et les symptômes diminuent.

Conseil : Le correcteur attend une chaîne de causes, avec chaque document cité : moins de dioxygène, EPO, plus de globules rouges, plus de dioxygène transporté, cellules mieux approvisionnées. Recopier le document 3 sans parler du transport du dioxygène ne suffit pas.

Le deuxième paragraphe du texte de la page 6 donne les deux inconvénients.

Premier inconvénient : cette production émet des gaz à effet de serre, contrairement à celle du dihydrogène « blanc ».

Second inconvénient : elle transforme des sources d’énergie non renouvelables, le charbon et le gaz naturel.

La production de dihydrogène « noir » ou « gris » émet des gaz à effet de serre et utilise des sources d’énergie non renouvelables.

La pile à combustible utilise du dihydrogène et du dioxygène : une réaction entre ces deux gaz produit de l’électricité. L’énergie est donc stockée dans les espèces chimiques.

Il s’agit de l’énergie chimique.

Le numéro (1) relie la pile à combustible au moteur électrique. La pile produit de l’électricité, qui alimente le moteur : un courant électrique circule. C’est un transfert électrique.

Le numéro (2) sort du moteur vers la transmission et la roue, puis sort de la roue. Le moteur met en mouvement la transmission, qui fait tourner la roue. C’est un transfert mécanique.

Les flèches vers l’environnement extérieur ne portent pas de numéro : elles ne sont pas demandées.

(1) : transfert électrique. (2) : transfert mécanique.

Conseil : Le sujet interdit de recopier le schéma : écris simplement les deux associations sur ta copie.

L’équation est CH₄ + 2 H₂O → 4 H₂ + CO₂. Les produits sont écrits à droite de la flèche : H₂ et CO₂.

H₂ est le dihydrogène et CO₂ est le dioxyde de carbone.

Les produits sont le dihydrogène et le dioxyde de carbone.

Conseil : Le sujet demande les noms, pas seulement les formules. CH₄ et H₂O sont les réactifs, à gauche de la flèche.

Pour le dihydrogène « noir » et le dihydrogène « gris », les équations montrent que du CO₂ se forme.

Pour le dihydrogène « vert », l’équation est 2 H₂O → 2 H₂ + O₂. Les seuls produits sont le dihydrogène et le dioxygène : il ne se forme pas de CO₂.

Or le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre. La production de dihydrogène « vert » n’en rejette donc pas lors de cette réaction, contrairement aux deux autres.

La réaction de production du dihydrogène « vert » ne forme pas de dioxyde de carbone, gaz à effet de serre, contrairement à celles du « noir » et du « gris ».

Conseil : Appuie-toi sur les produits écrits dans les équations, comme le demande le sujet, et nomme le gaz en cause.

Pour comparer, il faut la même quantité de dihydrogène dans les deux équations. C’est le rôle de la nouvelle écriture : elle produit 4 H₂, comme l’équation du « gris ».

Dihydrogène « noir » : 2 C + 4 H₂O → 4 H₂ + 2 CO₂. Pour 4 H₂ formés, il se forme 2 CO₂.

Dihydrogène « gris » : CH₄ + 2 H₂O → 4 H₂ + CO₂. Pour 4 H₂ formés, il se forme 1 CO₂.

Pour la même quantité de dihydrogène, il se forme donc 2 CO₂ d’un côté et 1 CO₂ de l’autre, soit deux fois plus pour le « noir ».

Pour 4 H₂ produits, le « noir » forme 2 CO₂ et le « gris » un seul : le « noir » émet deux fois plus de dioxyde de carbone.

Conseil : Compare les nombres placés devant les formules. Devant CO₂, dans l’équation du « gris », aucun nombre n’est écrit : cela veut dire 1.

La démarche. On connaît le volume du réservoir et la masse volumique du dihydrogène à 700 bars. La masse volumique est la masse par unité de volume : ρ = m/V, donc m = ρ × V.

m = 42 × 0,15 = 6,3 kg

Vérification : 6,3 ÷ 0,15 = 42 kg/m³, ce qui est bien la masse volumique donnée.

L’unité convient : des kg/m³ multipliés par des m³ donnent des kg.

Le réservoir contient bien 6,3 kg de dihydrogène.

Conseil : Le résultat est donné : c’est ta démarche qui compte. Écris la relation avant le calcul.

À un bar, 1 kg de dihydrogène occupe 11 m³. On suppose que le volume est proportionnel à la masse, à pression et température identiques.

V = 6,3 × 11 = 69,3 m³

Vérification par la masse volumique : à un bar, ρ = 1/11 ≈ 0,091 kg/m³, et 6,3 ÷ (1/11) = 6,3 × 11 = 69,3 m³.

À un bar, ces 6,3 kg de dihydrogène occuperaient 69,3 m³.

Sans compression, les 6,3 kg de dihydrogène occuperaient 69,3 m³. C’est bien plus que le coffre : 69,3 ÷ 0,32 ≈ 217. Il faudrait environ 217 coffres, ce qui est impossible dans une voiture.

Comprimée à 700 bars, la même masse tient dans 0,15 m³. Ce volume est inférieur à celui du coffre, car 0,15 m³ < 0,32 m³.

Le volume occupé est divisé par environ 462, car 69,3 ÷ 0,15 = 462.

Le sujet ne dit pas où se trouve le réservoir dans la voiture : le coffre sert ici de comparaison pour juger de l’espace disponible.

La compression réduit le volume de 69,3 m³ à 0,15 m³ : le dihydrogène peut ainsi être embarqué dans la voiture, car ce volume est inférieur à celui du coffre.

Conseil : Compare toujours avec les valeurs du sujet : 69,3 m³, 0,15 m³ et 0,32 m³. Une phrase générale sur le gain de place ne suffit pas.