Enseignement scientifique Terminale

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Thème 1 : Science, climat et société
Introduction
Ch. 1
L'atmosphère terrestre et la vie
Ch. 3
Le climat du futur
Ch. 4
Énergie, développement et futur climatique
Objectif Bac : Thème 1
Thème 2 : Le futur des énergies
Introduction
Ch. 5
Deux siècles d’énergie électrique
Ch. 6
Les atouts de l’électricité
Ch. 7
Optimisation du transport de l’électricité
Ch. 8
Choix énergétiques et impacts
Objectif Bac : Thème 2
Thème 3 : Une histoire du vivant
Introduction
Ch. 9
La biodiversité et son évolution
Ch. 10
L’évolution, une grille de lecture du monde
Ch. 11
L’évolution humaine
Ch. 12
Les modèles démographiques
Ch. 13
De l’informatique à l’intelligence artificielle
Objectif Bac : Thème 3
Livret maths
Fiches méthode
Annexes
Chapitre 2
Exercices

Le coin des experts

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12
Variation passée du niveau marin

Estimer la variation du volume de l'océan associée à une variation de température donnée

De nombreux indices permettent de reconstituer le rivage des côtes passées et donc d'estimer la variation du niveau des océans. Lors de la dernière glaciation, ou moment du maximum glaciaire, on estime que la température moyenne de surface était inférieure de 6 °C par rapport aux températures actuelles.

Doc.
Reconstitution de la variation du niveau marin depuis le dernier maximum glaciaire.
variation niveau de la mer
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Source : Fleming (K.), et al., EPSL, 1998.
Données
  • Rayon de la Terre : 6371 km
  • Coefficient de dilatation thermique de l'eau :
    α_{eau} = 2{,}6 \times 10^{-4} °C-1
1. Proposer des hypothèses expliquant les variations du niveau marin.

2. Calculer l'ordre de grandeur de la variation du niveau marin par contraction thermique lors du dernier maximum glaciaire. Considérer que seuls les mille premiers mètres d'eau sont affectés. Comparer ce résultat aux données du document.

3. En considérant que les océans recouvrent 70 % de la surface du globe, calculer le volume d'eau piégé dans les glaces lors du dernier maximum glaciaire.
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13
Variation du dioxyde de carbone à l'échelle des temps géologiques

Analyser les variations au cours du temps de certaines grandeurs



Comprendre le climat présent et modéliser le climat futur nécessite de mieux comprendre les climats du passé. Des études complexes ont permis d'estimer les concentrations atmosphériques en \text{CO}_2 depuis 600 millions d'années.
Doc. 1
Variation des teneurs atmosphériques en \text{CO}_2 depuis 600 millions d'années.
Teneurs atmosphériques en CO2
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Source : Planet-terre, ENS de Lyon.

Le \text{RCO}_2 est le rapport entre la teneur en \text{CO}_2 à une période donnée et la valeur préindustrielle de 300 ppm. La zone colorée correspond aux incertitudes sur la valeur déterminée (Pangée : supercontinent du Carbonifère) contenant de nombreuses chaînes de montagne.
Doc. 2
Quelques réactions biogéochimiques du cycle du carbone.

Le carbone transite entre différents réservoirs présents sur Terre au moyen de réactions chimiques.

Réactions géochimiques : les roches continentales s'altèrent, notamment au contact de l'eau. Les silicates (minéraux des roches) réagissent ainsi :

\text{CO}_2 + \text{CaSiO}_3 \rightleftarrows \text{CaCO}_3 + \text{SiO}_2

\text{CO}_2 + \text{MgSiO}_3 \rightleftarrows\text{MgCO}_3 + \text{SiO}_2

\text{CO}_2 + \text{CaCO}_3 + \text{H}_2\text{O}\rightleftarrows2\ \text{HCO}^{-}_3 + \text{Ca}^{2+}

Équations-bilan de réactions biologiques :
    respiration cellulaire : \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + \text{O}_2\longrightarrow\ 6\ \text{CO}_2 + 6\ \text{H}_2\text{O}

    photosynthèse : 6\ \text{H}_2\text{O} + 6\ \text{CO}_2\longrightarrow6\ \text{O}_2 + \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6
Déterminer les grandes tendances climatiques passées et proposer des explications aux variations des teneurs en dioxyde de carbone atmosphérique.
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C
Océan et réchauffement climatique

Identifier les relations de causalité qui sous-tendent la dynamique d'un système

.

L'océan est un système complexe qui interagit avec les autres enveloppes terrestres. En plus des transferts d'énergie, des transferts de matière ont lieu entre les différents réservoirs terrestres.

Doc. 1
Variation du pH des océans et de la teneur en dioxyde de carbone atmosphérique.
pH des océans
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Doc. 2
Proportion en \text{CO}_2, \text{CO}^{2-}_3 et \text{HCO}^{-}_3 en fonction du pH.
pH
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Source : Lucchetti Aurélie, thèse, 2014.
Ressource complémentaire
Pour retrouver plus d'informations sur
Doc 1 et doc 2, Expliquer un rôle de l'océan sur le réchauffement climatique.
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D
Permafrost et climat

Identifier les relations de causalité qui sous-tendent la dynamique d'un système

.
Doc. 1
Température du sol dans différents sites au sein du permafrost.


Pour chaque site, la température a été prise à une profondeur où elle est constante toute l'année.
Température des sols
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Doc. 2
Métabolisme de quelques microorganismes vivant dans les sols.


Dans l'atmosphère, le méthane est assez rapidement converti en dioxyde de carbone.

Le réchauffement du permafrost entraîne le réveil des microorganismes qui consomment alors la matière organique du sol :
  • équation-bilan de la respiration cellulaire :
    \text{C}_{6}\text{H}_{12}\text{O}_{6}\;{+}\;{6}\;\text{O}_{2}\longrightarrow{6}\;\text{CO}_{2}{+} \;{6}\;\text{H}_{2}\text{O}

  • la méthanogenèse aboutit à la production de méthane à partir de matière organique (chaque atome de carbone aboutit à la formation d'une molécule de méthane).
Doc. 3
Richesse en carbone dans les sols où le permafrost fond.
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Doc.
La fonte du permafrost.
Placeholder pour fonte permafrostfonte permafrost
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Données
  • Masse molaire du carbone : M\text{(C)} = 12 g⋅mol-1
  • Masse molaire de l'oxygène : M\text{(O)} = 16 g⋅mol-1
Indiquer les conséquences pour le climat de la fonte du permafrost. Inclure dans les explications un calcul donnant l'ordre de grandeur des échanges entre les réservoirs de carbone concernés.
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