Des cylindres de glace, de formule chimique \ce{H2O}, appelées « carottes », sont prélevés dans les régions polaires et dans les glaciers des montagnes ; ils contiennent des renseignements précieux pour l'étude du climat. L'élément oxygène se trouve notamment sous la forme de trois atomes stables nommés oxygène 16, oxygène 17 et oxygène 18. À partir de la proportion d'oxygène 18 par rapport à l'oxygène 16 dans la glace, les chercheurs déterminent la température de l'atmosphère au moment de la formation de la glace.
Document 1 : Un modèle de l'atome d'oxygène
Document 2 : Les fiches d'identité des atomes d'oxygène stables
Quelle est la légende correcte du document 1 ?
La légende correcte du document 1 est la suivante :
- 1 : électrons
- 2 : protons
- 3 : neutrons
- 4 : noyau
Quel est le nombre de protons présents dans chacun des 3 atomes d'oxygène ?
Les atomes d'oxygène 16, d'oxygène 17 et d'oxygène 18 ont tous le même numéro atomique 8. Or, le numéro atomique est égal au nombre de protons. Ces atomes ont donc tous 8 protons.
L'analyse des bulles d'air piégées dans la glace permet de déterminer la quantité de dioxyde de carbone \ce{CO2} contenu dans l'atmosphère du passé.
Document 3 : Évolution du pourcentage en volume de \ce{CO2} dans l'air au cours des années.
D'après le graphique du document 3, quel est le pourcentage en volume de dioxyde de carbone présent dans l'air en 1910 ?
Graphiquement, en 1910, le pourcentage en volume de \ce{CO2} présent dans l'air était de 0,030 %.
En quelle année ce pourcentage a-t-il atteint 0,037 % ?
Graphiquement, on repère que le pourcentage en volume de \ce{CO2} a atteint 0,037 % en 2000.
D'après les données du graphe, quelle est l'évolution du pourcentage de \ce{CO2} en volume dans l'air entre 1810 et 1950 ?
- En 1810, le pourcentage de \ce{CO2} en volume dans l'air est de 0,0285 %.
- En 1950, le pourcentage de \ce{CO2} en volume dans l'air est de 0,0315 %.
Or :
0{,}0315-0{,}0285=0{,}003\text{ \%}
Ainsi, entre 1810 et 1950 le pourcentage de \ce{CO2} en volume dans l'air a augmenté de 0,003 %.
Le projet ICE MEMORY est un programme scientifique dont l'objectif est de constituer la première archive glaciaire du monde. Des carottes provenant des glaciers les plus en danger seront conservées à -54 °C dans une cave creusée sous la neige de l'Antarctique.
Document 4 :
| Lieu de prélèvement de carottes glaciaires | Intensité de pesanteur g du lieu |
| Glacier du Mont Illimani (Bolivie). Altitude 6 300 m | g = 9,76 N/kg |
| Glacier du Col du Dôme (France). Altitude 4 236 m | g = 9,79 N/kg |
| Base de Vostok (Antarctique). Altitude 3 800 m | g = 9,82 N/kg |
À la base de Vostok qui se situe en Antarctique, on extrait une carotte de glace de 3 mètres de long, le poids du cylindre de glace est P = 236 \text{ N}.
Quel est le schéma correct du cylindre de glace en position verticale avec la représentation du poids de la glace par un segment fléché en prenant pour échelle 1 cm pour 100 N ?
Le poids, représenté par le vecteur \overrightarrow{P}, est une force verticale orientée vers le bas.
Avec l'échelle 1 cm pour 100 N, la longueur du vecteur doit être :
\dfrac{1 \times 236}{100} = 2{,}36 \text{ cm}
D'après les données du document 4 et de la question 3a, quelle est la masse du cylindre de glace de Vostok en kilogrammes ?
L'expression de la valeur du poids est :
P = m \times g
On a donc :
m=\dfrac{P}{g}
Pour le cylindre de glace de Vostok, on a :
g = 9{,}82 \text{ N/kg}
D'où :
m=\dfrac{236}{9{,}82}
m=24{,}0 \text{ kg}