Préparation au Brevet 2025
Préparation au Brevet - Physique-Chimie 3e
Exercice 1 : Étude du glucose et consommation énergétique
Lors d'un marathon, des verres de boisson énergisante à base de glucose sont proposés aux coureurs aux
points de ravitaillement.
Donnée : le tableau périodique des éléments.
L’énergie chimique est convertie en énergie cinétique et en énergie thermique.
Indiquer par quoi il faut remplacer les lettres A, B et C dans le diagramme suivant :
Pour couvrir ses besoins énergétiques, l’athlète consomme une boisson énergétique.
Durant une heure de course à pied, la dépense énergétique moyenne de l’athlète est d’environ \( 30 \: kJ \)
par \( kg \) de masse corporelle.
Une athlète de \( 60 \: kg \) court pendant \( 37 \: min \).
On considère que l'athlète boit entièrement chacun des verres, et on donnera le résultat sous forme entière sans préciser l'unité.
Exercice 2 : Brevet 2023 (Métropole) - Question 3
Mise en évidence expérimentale de la dilatation thermique de l’eau
De l’eau, initialement placée à une température de \(8°C\), est mise dans un ballon surmonté d’un bouchon, d’un thermomètre et d’un tube en verre. Le niveau de l’eau dans le tube est indiqué sur le schéma ci-dessous.
Le dispositif est placé sur une balance pendant plusieurs heures, dans une pièce à la température de \(25°C\). La masse de l’ensemble reste constante.
Graphique de l’évolution de la masse volumique de l’eau en fonction de la température
1. Indiquer à l’aide du graphique, la valeur de la masse volumique de l’eau à la température initiale de \(8°C\).
On donnera la réponse avec l’unité.2. Indiquer à l’aide du graphique, la valeur de la masse volumique de l’eau à la température finale de \(25°C\).
On donnera la réponse avec l’unité.3. Donner l’expression de la masse volumique \(\rho\) en fonction de la masse \(m\) et du volume \(V\).
$4. Compléter les deux phrases suivantes :
5. Que peut-on en déduire sur le volume d’eau \(V\) ?
6. Que peut-on en déduire sur le niveau de l’eau dans le tube de l’expérience lorsque la température de l’eau augmente ?
Exercice 3 : Brevet 2024 (Amérique du nord) - Batterie d'un smartphone
Batterie d’un smartphone
Pour fabriquer un smartphone, il faut plus de soixante-dix matériaux différents dont une cinquantaine de métaux. L’extraction de ces métaux est coûteuse en énergie et les ressources sont limitées. Une batterie de smartphone contient entre autres des ions lithium.
La fabrication d’un smartphone produit du dioxyde de carbone qui a un impact climatique, dont
l’acidification des océans.
Le dioxyde de carbone se dissout dans l’eau lors d’une transformation chimique.
On donnera les deux matériels séparés par un point-virgule.
L’empreinte carbone d’un smartphone est liée à la quantité de gaz à effet de serre émise lors de sa production, de son transport, de son utilisation et de son recyclage. Elle se mesure en « kilogramme équivalent \( CO_2 \) » dont le symbole est kg éq \( CO_2 \).
Empreinte carbone d’un smartphone :
2. Cocher les solutions qu’un utilisateur pourrait mettre en œuvre pour réduire l’impact carbone de
son smartphone.
Représentation d’un atome :
3. a Donner le symbole de l’élément aluminium.
On pourra s’aider du document donné en début d’exercice.
On pourra s’aider du document donné en début d’exercice.
On pourra s’aider du document donné en début d’exercice.
Chaque ion aluminium provient d’un atome de aluminium qui a perdu trois électrons.
3. d En déduire la formule chimique de l’ion aluminium.
Dans de nombreuses gares ferroviaires, la batterie d’un smartphone peut être rechargée en pédalant sur un
vélo fixé au sol.
Voici le diagramme énergétique du vélo :
Couramment, un chargeur « rapide » permet, avec une puissance d’environ \( 20\:\text{W} \), de recharger une batterie complètement déchargée en 30 minutes.
5. Déterminer, en wattheure (\( \text{Wh} \)), l’énergie nécessaire pour recharger la batterie en 30 minutes.On donnera la réponse avec l’unité qui convient.
L’énergie électrique peut être produite par un panneau solaire. Une surface courante de panneau solaire est \( 2\:\text{m}^2 \). Un tel panneau est capable de produire en moyenne \( 400\:\text{kWh/an} \).
6. Déterminer la surface d’un panneau solaire nécessaire pour une famille de trois personnes qui rechargent chacun une fois par jour leur téléphone totalement déchargé.On donnera la réponse arrondie au centième, en indiquant l’unité, le \( \text{m}^2 \).
Exercice 4 : Choix du matériau le plus léger, calcul de masse et lecture graphique
Un cycliste souhaite utiliser le vélo le plus léger possible parmi deux modèles à sa disposition.
L’un est en aluminium et l’autre en acier.
Les dimensions des deux modèles sont strictement identiques.
Les volumes des tubes constituant les cadres sont les mêmes. Seuls les matériaux utilisés pour les cadres
diffèrent.
- - Masse volumique de l'aluminium : \( 2,7\:g / cm^{3} \)
- - Masse volumique de l'acier : \( 7,8\times 10^{3} \: kg / m^{3} \)
On donnera un résultat arrondi à \( 0,1 \: kg \), suivi de l'unité qui convient.
La pression des pneus est une donnée importante pour augmenter les performances.
Le graphe ci-dessous donne la pression des pneus recommandée en fonction du poids du cycliste.
- - pour l’intensité de la pesanteur sur Terre, on prendra : \( g_{T} = 10 \: N/kg \)
On donnera la réponse suivie de l'unité qui convient.
Exercice 5 : Brevet 2021 (Métropole, série professionnelle) - Aquariophilie
Pour le bien-être des poissons élevés en aquarium, deux paramètres sont importants : l’oxygénation de l’eau et son pH.
Partie 1 - Choisir la pompe à air
Pour permettre l’oxygénation de l’eau et assurer la survie des poissons, on utilise une pompe à air.
Lors d’une expérience, on mesure les caractéristiques électriques d’une pompe à air.
On obtient les résultats suivants, en utilisant les symboles classiques : U = \( 19\:\text{V} \) et I =
\( 0\mbox{,}05\:\text{A} \).
On donnera un résultat suivi de l'unité qui convient.
On donnera un résultat arrondi au dixième et suivi de l'unité qui convient.
Voici quelques recommandations concernant le choix de la pompe à air en fonction du volume de l’aquarium.
| Volume de l’aquarium | < 50 L | Entre 50 et 100 L | Entre 101 et 200 L | > 200 L |
|---|---|---|---|---|
| Puissance de la pompe | 1 W | 1,5 W | 3 W | 4 W |
4. D'après le document ci-dessus, la pompe à air étudiée est-elle adaptée à un aquarium de volume \( 241\:\text{L} \) ?
Partie 2 - Le contrôle du pH de l’eau
Le pH de l’eau d’un aquarium est un indicateur très important à surveiller.
5. Sélectionner le ou les dispositifs permettant d’estimer la valeur du pH de l’eau.Le pH de l’eau de l'aquarium est de \( 7\mbox{,}4 \).
6. Que peut-on dire de l’eau de l’aquarium ?Selon l’espèce de poisson, les recommandations de pH ne sont pas les mêmes.
| Espèces | Guppy | Molly | Néon bleu | Platys | Ramirezi |
|---|---|---|---|---|---|
| pH de l'eau recommandé | 6 à 7,5 | 7 à 8 | 5 à 6,5 | 7 à 8 | 5 à 7 |
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