Annale corrigée Sujet complet

La neige

Amérique du Nord • Juin 2021

La neige

30 min

25 points

Intérêt du sujet • L'étude des conditions de formation de la neige nous renseigne sur le degré de pollution des villes et nous permet d'adapter le mobilier urbain pour prévenir certaines conséquences néfastes.

 

Trois conditions sont nécessaires à la formation de la neige :

l'atmosphère doit être suffisamment humide ;

la température doit être suffisamment basse ;

des particules solides doivent être présentes dans l'air.

Document 1Croissance d'un flocon de neige

À l'origine de la croissance d'un flocon de neige se trouve une minuscule gouttelette d'eau d'un rayon d'environ 10 μm. La solidification de la gouttelette en un noyau de glace (aussi appelé noyau de condensation) est engendrée par la présence de fines particules solides. Ensuite, les molécules d'eau présentes dans l'atmosphère se fixent à la surface du noyau de condensation. Ainsi, le flocon de neige croît jusqu'à atteindre une taille de l'ordre du millimètre.

Les flocons de neige possèdent six branches car les molécules d'eau dans la glace s'organisent à l'échelle microscopique selon une structure cristalline hexagonale.

sci3_2106_02_00C_01

ph © Science Photo Library / Libbrecht, Kenneth

Flocon de neige

sci3_2106_02_00C_02

Structure cristalline hexagonale de la glace

1. Donner la formule chimique de la molécule d'eau et décrire sa composition.

2. Classer par ordre de taille croissante les trois « objets » suivants : flocon de neige ; molécule d'eau ; atome d'oxygène.

3. D'après certaines observations, il semblerait que les précipitations de neige soient plus fréquentes dans les grandes villes que dans les campagnes environnantes.

Parmi les propositions suivantes, identifier l'hypothèse qui permettrait d'expliquer cela.

a) Les températures sont plus élevées en ville qu'à la campagne.

b) L'air atmosphérique est plus chargé d'humidité à la campagne.

c) L'air atmosphérique des villes est plus pollué, notamment en particules solides.

d) L'air atmosphérique des villes est plus riche en dioxyde de carbone.

4. Lorsque les précipitations de neige sont importantes, l'effondrement d'une toiture est possible. Ainsi, le toit de l'abri de bus représenté sur le document 2 n'est pas capable de supporter un poids supérieur à 2 000 N.

En exploitant le document 2 et en effectuant les calculs nécessaires, indiquer si ce toit d'abri de bus peut résister à une épaisseur de neige fraîche de 50 cm.

Données

Volume d'un pavé droit = longueur × largeur × hauteur

Masse volumique de la neige fraîche : 40 kg/m3

Intensité de la pesanteur sur Terre : g = 10 N/kg

document 2Dimensions de l'abri de bus

sci3_2106_02_00C_03

ph © Tertman / stock.adobe.com

 

Les clés du sujet

Comprendre les documents

Tableau de 2 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 2 lignes ;Ligne 1 : Document 1 •Croissance d'un flocon de neige; Ce document explique la formation d'un flocon de neige et donne quelques caractéristiques sur sa structure.Utilise les informations de ce document pour répondre aux questions 2 et 3.; Ligne 2 : Document 2 •Dimensions d'un abri de bus; Ce document indique les dimensions d'un abri de bus.Sers-toi des données de ce document pour effectuer les calculs demandés à la question 4.;

Répondre aux questions

Coups de pouce

 3. Pour trouver la bonne réponse, concentre-toi sur les conditions nécessaires à la formation de la neige et identifie celles qui correspondent plus aux villes qu'à la campagne.

Aide à la résolution de la question 4

sci3_2106_02_00C_04

1. La formule de la molécule d'eau est H2O. Cette molécule est constituée de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène.

remarque

Les molécules sont des ensembles d'atomes, ce qui donne une idée de leur taille par rapport aux atomes.

2. Classement par ordre de taille croissante des « objets » :

atome d'oxygène

3. La réponse c) pourrait expliquer la fréquence plus élevée des épisodes neigeux en ville, car les flocons se forment autour des particules solides qui se trouvent dans l'air pollué des villes.

4. On calcule d'abord le volume V de la neige déposée sur le toit de l'abri de bus :

conseil

Pense à convertir les données qui le nécessitent pour respecter les unités.

Vneige = longueur × largeur × épaisseur 

= 3,6 × 1,6 × 0,50 = 2,88 m³

La masse d'un tel volume se calcule d'après la formule de la masse volumique : ρ = m Vneige

d'où m = ρ × Vneige = 40 × 2,88 = 115 kg

Le poids de la neige posée sur le toit de l'abri de bus est donné par :

P = m × g = 115 × 10 = 1 150 N

D'après l'énoncé, le toit d'un tel abri de bus peut supporter un poids allant jusqu'à 2 000 N. Or, on constate que 50 cm de neige fraîche correspondent à 1 150 N. Comme 1 150 N  2 000 N, on en conclut que l'abri de bus peut supporter et résister à l'épaisseur de neige indiquée.

Accéder à tous les contenus
dès 6,79€/mois

  • Les dernières annales corrigées et expliquées
  • Des fiches de cours et cours vidéo/audio
  • Des conseils et méthodes pour réussir ses examens
  • Pas de publicités
S'abonner