Des cylindres de glace, de formule chimique $H_2O$, 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
Oxygène 16
Symbole : $\ _{8}^{16}O$
Numéro atomique : 8
Nombre d'électrons : 8
Nombre de nucléons : 16
Masse de l'atome :
2,67 x $10^{-26}$ kg
Abondance : 99,76 %

Oxygène 17
Symbole : $\ _{8}^{17}O$
Numéro atomique : 8
Nombre d'électrons : 8
Nombre de nucléons : 17
Masse de l'atome :
2,84 x $10^{-26}$ kg
Abondance : 0,04 %

Oxygène 18
Symbole : $\ _{8}^{18}O$
Numéro atomique : 8
Nombre d'électrons : 8
Nombre de nucléons : 18
Masse de l'atome :
3,01 x $10^{-26}$ kg
Abondance : 0,20 %

Question 1 (7 points)

1a- Légender le document 1, en affectant à chaque numéro un nom parmi les propositions suivantes : noyau, électrons, proton, neutron.

1b- Quel est le nombre de protons présents dans chacun des 3 atomes d'oxygène ? Justifier vos réponses par une phrase.

L'analyse des bulles d'air piégées dans la glace permet de déterminer la quantité de dioxyde de carbone $CO_2$ contenu dans l'atmosphère du passé.

Document 3 : Évolution du pourcentage en volume de $CO_2$ dans l'air au cours des années
Données : https://www.eea.europa.eu/data-and-maps/figures/atmospheric-concentration-of-co2-ppm-1

Question 2 (8,5 points)

2a- En utilisant le graphique du document 3, indiquer le pourcentage en volume de dioxyde de carbone présent dans l'air en 1910.

2b- En quelle année ce pourcentage a-t-il atteint 0,037 % ?

2c- Comparer, en citant des données du graphique, l'évolution du pourcentage de $CO_2$ en volume dans l'air, entre 1810 et 1950 puis entre 1950 et 2010.

2d- Quelle valeur pourrait atteindre ce pourcentage en 2020 ? Décrire et critiquer la méthode utilisée.

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 :

Question 3 (9,5 points)

3a- 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 N.

Schématiser le cylindre de glace en position verticale et représenter le poids de la glace par un segment fléché en prenant pour échelle 1 cm pour 100 N.

3b- Utiliser les données du document 4 et de la question 3a pour calculer la masse du cylindre de glace de Vostok en kilogrammes. Expliquer la démarche suivie et écrire la relation utilisée.

Les essais et les démarches même non aboutis seront pris en compte.

1.a.

1 - électrons

2 - proton

3 - neutron

4 - noyau

b. 8 protons pour chaque atome d'oxygène car numéro atomique = 8

2.a. 0,030 %

b. 2000

c. Entre 1810 et 1950 : le pourcentage augmente de 0,0285 % à 0,0315 % soit 0,003 % de plus.

Entre 1950 et 2010 : le pourcentage augmente plus rapidement de 0,0315 % à 0,039 % soit 0,008 % environ de plus.

d. La fin de la courbe ressemble à une droite. Si on prolonge cette droite, on peut estimer qu'en 2020 le pourcentage de dioxyde de carbone dans l'air sera de 0,0405 %

Cela est bien sûr valable si la courbe suit la même progression dans les années à venir.

3. a.

Point d'application: centre de gravité
direction: verticale
sens: vers le bas
valeur: 236N
Pour faire le dessin à l'échelle :

236 × 1 / 100 = 2,36 cm

b. On sait que $P = m \times g$

P en N, P = 236 N

m en kg
g en N/kg, g = 9,82 N/kg

donc $m = \frac{P}{g}$
$m$ = \frac{236}{9,82} $=$ **24 ** kg