==== Série générale - Le lait calédonien en bouteille ====

En Nouvelle-Calédonie, la production de lait de vache a lieu dans la
commune agricole, de Sarraméa.  

Le lait est un liquide blanc très nutritif destiné principalement à
l'alimentation.  
C'est un liquide composé d'eau, de nutriments, de matières grasses
et de lactose (sucre).  

Au sein de l'unité "Physico-Chimie" de la DAVAR (Direction des
Affaires Vétérinaires, Alimentaires et Rurales) des analyses sont
effectuées pour garantir la qualité du lait. Le travail d'un technicien
est par exemple de contrôler les quantités de protéines et de
matières grasses contenues dans des échantillons de lait.

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**Question 1 (6 points) - L'azote**

Pour connaître le pourcentage de protéines contenues dans un échantillon de lait, le technicien de la DAVAR réalise une expérience pour mesurer la quantité d'atomes d'azote.

Question 1-1: Compléter les phrases en choisissant parmi les propositions suivantes :  
**atomes** • **vide** • $10^{-15}m$ • **protéines** • **électrons** • **protons** • $10^{-10}m$ • **noyau** • $10^{-9}m$

Les ……………………………………………………… sont des molécules organiques indispensables à la vie.  
Elles sont principalement composées d'…………………………………… comme le carbone, l'hydrogène, l'oxygène et l'azote. L'azote a une taille d'environ ……………………………………………… . Il est composé en son centre d'un …………………………………… 100 000 fois plus petit. L'azote est électriquement neutre car il y autant d' ……………………………………… chargés négativement que de ………………………………………………… chargés positivement.

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**Question 1-2 : Donner** le nombre d'électrons présents dans l'atome d'azote et dans l'atome de carbone. **Justifier** la réponse à l'aide du document 2.

Dans l'industrie alimentaire, il est obligatoire d'indiquer sur l'étiquette de l'emballage les valeurs  
nutritionnelles des différents composants. Le technicien de la DAVAR souhaite déterminer la masse  
des protéines. Pour ce faire, il faut mesurer avec précision la valeur de la masse d'un échantillon de  
100 mL de lait.

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**Question 2 (7 points) - Mesurer la masse d'un échantillon de lait**

**Question 2-1 :** Écrire le protocole expérimental, en précisant le matériel utilisé, qui permet de déterminer précisément la masse de 100 mL de lait.  

**Question 2-2 :** En déduire à l'aide d'un calcul simple la valeur de la masse de cet échantillon de 100 mL de lait.

Avant de commercialiser le lait, il est nécessaire de le stériliser. Le processus de stérilisation du lait consiste à le placer dans une cuve, puis à porter l'ensemble à haute température afin d'éliminer les bactéries nocives pour la santé.   
{{:dnb:2025:2025_-_nouvelle_caledonie_lait_en_bouteille:image-3.png}}  
Le système de chauffage de la cuve a une puissance électrique d'une valeur de **4 kW**.  
La stérilisation de **10 litres** de lait dure **15 minutes**.  

^ Document 4 – Relation permettant de calculer l'énergie électrique **$E$** utilisée par un appareil ^  ^
| **$E = P \times t$** | $E$ : valeur de l'énergie électrique utilisée exprimée en kilowattheure (kWh). |

**Question 3 (6 points) - La stérilisation du lait**  
**Calculer** la valeur de l'énergie électrique **$E$** (en kWh) utilisée par la cuve pour stériliser **30 litres** de
lait.  
Détailler les calculs. Toute démarche sera valorisée.

**Question 4 (2 points) - Le diagramme énergétique**
**Compléter** les deux formes d'énergie manquantes sur le diagramme énergétique en choisissant
parmi les propositions suivantes :
*Cinétique*  *Thermique*  *Lumineuse*  *Électrique*  *Mécanique*  
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À l'ouverture de la bouteille, le lait est légèrement acide. Lorsque le lait vieillit, il subit une fermentation qui produit de l'acide lactique et des ions $H^{+}$.  

**Question 5 (4 points) - Processus de fermentation du lait**

**Choisir** en cochant le graphique qui représente l'évolution du pH du lait au cours du temps après l'ouverture de la bouteille. **Justifier** votre réponse.

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==== Correction ====

Question 1 : L'azote (6 points)**

**1-1 :** Les **protéines** sont des molécules organiques indispensables à la vie. Elles sont principalement composées d'**atomes** comme le carbone, l'hydrogène, l'oxygène et l'azote. L'azote a une taille d'environ **$10^{-10}$ m**. Il est composé en son **noyau** d'un centre 100 000 fois plus petit. L'azote est électriquement neutre car il y a autant d'**électrons** chargés négativement que de **protons** chargés positivement.

**1-2 :** * **Azote (Z=7)** : 7 électrons.
* **Carbone (Z=6)** : 6 électrons.
* **Justification** : Dans un atome neutre, le nombre d'électrons est égal au numéro atomique Z (nombre de protons) indiqué dans le tableau périodique.

**Question 2 : Masse d'un échantillon de lait (7 points)**

**2-1 Protocole :**
1. Placer une fiole jaugée vide sur la balance.
2. Appuyer sur "Tare" (ou noter la masse à vide : 146,0 g).
3. Remplir la fiole avec du lait jusqu'au trait de jauge (100 mL).
4. Relever la masse finale.
*Matériel : Balance de précision, fiole jaugée de 100 mL.*

**2-2 Calcul :**
$m_{lait}$ = m_{totale} - m_{fiole} $= **249,0** g$- 146,0$g$= **103,0 g**.

**Question 3 : Énergie de stérilisation (6 points)**

* Pour 10L : $t$= **15** min $$= **0,25** h.
* Pour 30L : la durée est triplée, donc $t$= **45** min $$= **0,75** h.
* Calcul : $E = P \times t$= $**4** kW$\times 0,75$h$= **3 kWh**.

**Question 4 : Diagramme énergétique (2 points)**

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**Question 5 : Fermentation du lait (4 points)**  
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Le texte indique que la fermentation produit de l'acide lactique et des ions $H^+$. L'augmentation de l'acidité correspond à une **diminution du pH**. Le pH passe de 7,0 à environ 5,0.