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Bac 2018 : le corrigé de l'épreuve de sciences en première

Deuxième épreuve pour les élèves de première ce mecredi 20 juin, l'épreuve de sciences ! Voici les corrigés des 3 parties.

Deuxième épreuve pour les étudiantes de première en série ES et L, l'épreuve de sciences ! Le corrigé est disponible sur notre site !

Consultez ici le sujet du Bac de Sciences 2018

Corrigé du Bac - Épreuve Sciences : Séries ES & L : Economique et Sociale et Littéraire (Coefficient 2)


Le sujet comporte comme d’habitude trois parties. Cette année, deux thèmes communs aux sciences physiques et à la SVT sont proposés : représentation visuelle et nourrir l’humanité. Le sujet demeure assez classique, avec une partie dédiée au thème de physique-chimie “Le défi énergétique”, qui est très actuel.

PARTIE 1 : Nourrir l’humanité, Une recette de confiture de framboises


La confiture de framboises est une denrée qui se conserve plusieurs années à température ambiante sans développer de microorganismes pathogènes et dangereux pour l’Homme.

Pourquoi la recette de la confiture de framboises permet d’assurer la conservation de ce produit ? Quels mécanismes justifient de devoir placer la confiture au réfrigérateur une fois le pot ouvert ?

Nous verrons dans un premier temps en quoi les étapes de la recette de la confiture de framboises permettent d’assurer sa conservation à température ambiante. Ensuite, nous expliquerons pourquoi il est nécessaire de conserver une confiture au réfrigérateur après ouverture du pot.

La recette de la confiture de framboises comporte plusieurs étapes clés afin de garantir une conservation à température ambiante pendant plusieurs années. Tout d’abord, la stérilisation des pots dans l’eau bouillante (température proche de 100°C), permet d’éliminer les levures, moisissures et bactéries pathogènes (détruites pour une température de 60°C à 80°C d’après le document 2. Ainsi les contenants ne comporteront pas d’agents pathogènes.
Ensuite, l’ajout du sucre en grande quantité (1 kg) permet de faire diminuer l’activité de l’eau dans la confiture comme l’explique le document 3. En faisant passer l’activité de l’eau de 0,95-1,0 à 0,75-0,80 dans la confiture, les bactéries ne peuvent pas se développer comme le montre le document 3b (il faudrait une activité de l’ordre de 0,8 au moins pour cela).

L’ébullition de la confiture permet également d’éliminer les moisissures et levures (destruction à 80°C des spores et à 60°C sinon) et les bactéries pathogènes (destruction à 70°C) selon le document 2. Le sucre et l’ébullition permettent donc d’éliminer tous les potentiels agents pathogènes en les détruisant et en empêchant leur développement pour les bactéries avec une diminution de l’activité de l’eau. Ceci permet donc la conservation pendant plusieurs années.

Il faut encore fermer rapidement les pots pour ne pas introduire de nouvel agent pathogène et pour provoquer un phénomène d’aspiration du couvercle en dilatant le peu d’air restant entre la confiture et le couvercle grâce à la chaleur. La conservation des pots retournés permet également de vérifier qu’aucune moisissure ne se forme, car elle ne serait pas visible si elle était entre le couvercle et la surface de la confiture.

Par contre, il faut conserver la confiture au réfrigérateur une fois ouverte. En effet, l’ouverture du pot entraîne l’arrivée d’air dans la confiture et donc la potentielle introduction de germes pathogènes qui pourraient se développer à température ambiante comme l’indique le document 2 (12°C à 40°C pour les levures et moisissures, 0°C à 75°C pour les bactéries). De plus, l’activité de l’eau dans la confiture est supérieure à 0,75 or le document 3b) montre que les levures et les moisissures peuvent peuvent très bien se développer pour une activité de l’eau entre 0,75 et 0,80. Le réfrigérateur permet de faire baisser la température entre 2°C et 5°C, ce qui empêche le développement des levures et moisissures qui pourraient sinon se développer à cause de la valeur trop élevée de l’activité de l’eau de la confiture. Les bactéries ne se développeront par contre pas car le sucre est toujours présent dans la confiture et l’activité de l’eau de la confiture est toujours inférieure à 0,8 (cf document 3b).

Finalement, la présence de sucre et le fait de faire bouillir la confiture autour de 100°C permettent de conserver la confiture dans un pot hermétique pendant plusieurs années en ayant éliminé levures, moisissures et certaines bactéries et en empêchant les spores bactériennes de se former. Par contre, à l’ouverture du pot, il faut le conserver dans un endroit réfrigéré pour limiter le développement de levures et moisissures, les bactéries ne pouvant pas se développer pour cause d’activité de l’eau trop faible.

PARTIE 2 : Le défi énergétique, Réduire sa consommation d’énergie


Le sujet porte sur le système de puits canadien ainsi que la désintégration d’un élément radioactif naturellement présent à la surface de la terre : le radon.

Question 1
La désintégration spontanée du Radon avec émission de rayonnement alpha correspond à l’équation suivante :

On vérifie que le nombre de nucléons est égal à 222 (218 + 4) des deux côtés, et de protons égal à 86 de chaque côté de la flèche (86 = 84+2).

Question 2
Il y a 400 noyaux radioactifs au départ. Quand la moitié des noyaux se seront désintégrés, il en restera donc 200. On lit sur la courbe qu’il reste 200 noyaux de radon au bout de 4 jours environ.
Le temps de demi-vie du radon est donc de 4 jours.

NB : cette information est facile à confirmer car c’est une propriété du radon (https://fr.wikipedia.org/wiki/Radon).

Question 3
L’énergie et le puissance sont des grandeurs reliées par l’équation suivante :
E = P x t
Avec E l’énergie en Joules (J), P la puissance en Watts (W) et t le temps en secondes (s).

2) La puissance de la chaudière électrique ne change pas, qu’un puits canadien soit installé ou pas. Par contre, le temps d’utilisation aura une influence sur l’énergie consommée (et donc payée).

L’économie d’énergie réalisée avec le puits canadien correspond donc à la différence de consommation d’énergie sans le puits par rapport à la consommation d’énergie avec un puits canadien.

E(sans puits) - E (avec puits) = P x (temps utilisation sans puits - temps utilisation avec puits).

L’énoncé indique qu’avec un puits canadien, la chaudière fonction 40 heures de moins pendant l’année et P = 20 kW d’après l’énoncé.
Donc : E(sans puits) - E (avec puits) = 20 (kW) x 40 (heures) = 800 kWh.

L’énergie économisée correspond donc bien à 800 kWh.

3) En hiver, la maison de l’énoncé consommait 8 000 kWh. Une économie de 800 kWh correspond à une diminution des dépenses énergétiques de 10 %, ce qui n’est pas négligeable.

Question 4
Un avantage du système de puits canadien est la diminution de la consommation d’énergie produite par une chaudière électrique (ou une autre source d’énergie fossile). Elle permet donc de réduire le recours à des énergies fossiles, responsables de l’émission de gaz à effets de serre (dioxyde de carbone et vapeur d’eau) et ainsi de limiter le réchauffement climatique.

Par contre, le document 1)b. Montre que l’installation d’un tel système n’est pas sans risque car elle peut conduire à la désintégration d’un élément radioactif cancérigène comme le radon. Il faut donc étudier la teneur en radon du sol avant d’installer un puits canadien.

PARTIE 3 : Représentation visuelle, la tenue du chasseur



Question 1
L'étude de l'arbre phylogénétique de différents mammifères permet d'affirmer que : D. Tous les mammifères trichromates sont des primates.

Justification (non demandée à l’examen) : Tous les primates sont dichromates selon l’arbre phylogénétique car l’apparition des opsines S et M est antérieure à l’apparition du groupe des primates. Par contre, l’opsine L n’est apparue que pour certains primates. Ainsi, les mammifères trichromates sont donc aussi des primates.

Question 2
Pour rester camouflé du gibier, le chasseur doit porter des couleurs qui ne contrastent pas avec celles visibles par le sanglier. Le sanglier, d’après l’arbre phylogénétique, ne possède que les opsines S et M, il est dichromate. C’est-à-dire qu’il ne voit que dans les teintes proches du vert et du bleu d’après le document 3. Ainsi, il ne peut pas détecter le orange, qu’il ne voit pas faute de posséder l’opsine L.
Par contre, les humains possèdent les trois opsines L,M et S et sont trichromates. Ils peuvent donc discriminer le orange du vert. Les chasseurs peuvent ainsi détecter les autres chasseurs et éviter les accidents en ne leur tirant pas dessus.


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