Enseignement Scientifique - Bac 2025
Métropole - Session normale
Epreuve du 15 juin 2025
Consigne officielle
Le candidat traite les trois exercices.
Exercice 1
Enonce
L'énergie nucléaire
Traitez ce sujet de manière complète et argumentée.
Criteres d'evaluation
Methode
Pour traiter un sujet sur l'énergie nucléaire de manière complète et argumentée, il faut d'abord bien définir les termes clés (fission, fusion, radioactivité) et les distinguer clairement. Ensuite, structurer la réponse en trois grandes parties correspondant aux trois notions. Pour chaque notion, expliquer le principe physique, donner des exemples concrets (centrales nucléaires pour la fission, Soleil pour la fusion, applications médicales pour la radioactivité), et discuter des avantages et inconvénients (production d'énergie, déchets, risques). Il est crucial de relier ces notions à la production d'énergie et à ses enjeux sociétaux et environnementaux. Argumenter signifie présenter des faits scientifiques précis (équations, lois) et les confronter à des considérations pratiques. Conclure par une synthèse qui montre la compréhension des liens entre ces phénomènes nucléaires et les défis énergétiques contemporains.
Points cles
- 1La fission nucléaire : C'est la fragmentation d'un noyau lourd (comme l'uranium 235 ou le plutonium 239) en deux noyaux plus légers sous l'impact d'un neutron, avec libération d'une grande quantité d'énergie (sous forme d'énergie cinétique) et de neutrons supplémentaires qui peuvent entretenir une réaction en chaîne. C'est le principe exploité dans les réacteurs nucléaires et les bombes atomiques.
- 2La fusion nucléaire : C'est la réunion de deux noyaux légers (comme les isotopes de l'hydrogène, deutérium et tritium) pour former un noyau plus lourd, avec un dégagement d'énergie considérable. Cette réaction nécessite des conditions extrêmes de température et de pression (comme dans le cœur du Soleil). Elle est à l'étude pour la production d'énergie (projet ITER) car elle produit peu de déchets radioactifs à vie longue.
- 3La radioactivité : C'est un phénomène physique naturel au cours duquel des noyaux atomiques instables (radioisotopes) se transforment spontanément en d'autres noyaux plus stables en émettant des rayonnements (alpha, bêta, gamma). Cette désintégration s'accompagne d'un dégagement d'énergie. Elle est à l'origine de la chaleur produite par les déchets nucléaires et est utilisée dans de nombreux domaines (médical, datation).
- 4Production d'énergie et enjeux : La fission dans les centrales nucléaires permet une production massive d'électricité bas-carbone, mais génère des déchets radioactifs à vie longue et pose des questions de sûreté. La fusion, si elle est maîtrisée, offrirait une source d'énergie quasi-inépuisable et plus propre. La radioactivité des combustibles usés et des déchets nécessite une gestion sur le très long terme.
- 5Bilan énergétique et équations : Il est essentiel de savoir écrire et interpréter les équations de réactions nucléaires (fission, fusion, désintégration) en respectant les lois de conservation (nombre de nucléons, charge électrique). L'énergie libérée se calcule à partir du défaut de masse via la relation d'Einstein E = Δm.c².
Exercice 2
Enonce
La complexité du vivant
Traitez ce sujet de manière complète et argumentée.
Criteres d'evaluation
Methode
Pour traiter un sujet sur la complexité du vivant, il faut adopter une démarche structurée et interdisciplinaire. Commencez par analyser précisément les termes du sujet et les notions associées. Ici, 'complexité du vivant' implique d'aborder l'organisation hiérarchique du vivant, depuis les molécules jusqu'aux écosystèmes. Il faut ensuite articuler les trois notions imposées (cellules, biodiversité, évolution) en montrant leurs liens logiques. Construisez un plan progressif : partez de l'unité fondamentale (la cellule) pour montrer comment sa diversité et ses interactions génèrent la biodiversité observable, puis expliquez comment les mécanismes évolutifs (sélection naturelle, dérive génétique) ont sculpté cette complexité au cours du temps. Chaque partie doit s'appuyer sur des exemples précis (ex : différences cellule procaryote/eucaryote, mécanismes de spéciation). Concluez en synthétisant l'imbrication de ces trois concepts pour expliquer la complexité actuelle du monde vivant.
Points cles
- 1La cellule, unité structurale et fonctionnelle du vivant : Tous les êtres vivants sont constitués d'une ou plusieurs cellules. Cette unité fondamentale présente une grande diversité (procaryotes/eucaryotes, cellules spécialisées) qui constitue le premier niveau de complexité. Les fonctions du vivant (métabolisme, reproduction) s'effectuent à l'échelle cellulaire.
- 2La biodiversité comme expression de la complexité : La biodiversité se décline à trois niveaux : génétique (diversité des allèles au sein d'une espèce), spécifique (nombre et variété d'espèces) et écosystémique (diversité des habitats et interactions). Cette hiérarchie illustre l'emboîtement des niveaux d'organisation du vivant.
- 3L'évolution, moteur de la complexité : Les mécanismes évolutifs (mutation, sélection naturelle, dérive génétique) agissent sur la diversité génétique des populations. Sur des échelles de temps longues, ils conduisent à l'adaptation, la diversification et l'apparition de nouvelles structures complexes (ex : évolution de la cellule eucaryote).
- 4Lien cellule-biodiversité : La spécialisation cellulaire (différenciation) chez les organismes pluricellulaires permet une complexité anatomique et fonctionnelle accrue, ce qui favorise la diversification des espèces et des niches écologiques.
- 5Lien évolution-biodiversité : La sélection naturelle favorise les variants les mieux adaptés à leur environnement, conduisant à la radiation adaptative et à l'augmentation de la biodiversité. Les crises biologiques (extinctions) redistribuent les cartes et relancent la diversification.
Exercice 3
Enonce
Le changement climatique
Traitez ce sujet de manière complète et argumentée.
Criteres d'evaluation
Methode
Pour traiter un exercice sur le changement climatique, il faut adopter une démarche scientifique rigoureuse. Commencez par analyser précisément les termes du sujet et les notions mentionnées. Structurez votre réponse en trois parties : l'observation des faits (augmentation du CO2 et des températures), l'explication des mécanismes (effet de serre, rétroactions) et la modélisation prospective. Utilisez des données chiffrées issues de sources scientifiques reconnues (GIEC, NOAA, NASA). Pour chaque argument, associez une preuve (courbe, graphique décrit). Expliquez clairement le lien de causalité entre émissions anthropiques de CO2, augmentation de l'effet de serre et réchauffement climatique. Terminez par une conclusion qui synthétise la chaîne causale et ouvre sur les enjeux. La clarté et la précision des termes scientifiques sont essentielles.
Points cles
- 1L'augmentation anthropique du CO2 atmosphérique : Depuis la révolution industrielle, la concentration en CO2 est passée d'environ 280 ppm à plus de 420 ppm en 2023. Cette augmentation est principalement due à la combustion des énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz) et à la déforestation. Le CO2 est un gaz à effet de serre (GES) qui piège le rayonnement infrarouge émis par la Terre.
- 2Le réchauffement climatique observé : La température moyenne à la surface de la Terre a augmenté d'environ +1.1°C depuis l'ère préindustrielle (période 1850-1900). Ce réchauffement est global, mais inégalement réparti (plus marqué aux pôles). Il se traduit par la fonte des glaces, l'élévation du niveau des mers et l'augmentation de la fréquence des événements météorologiques extrêmes.
- 3Le lien causal via l'effet de serre renforcé : L'énergie solaire atteint la Terre sous forme de rayonnement visible. La Terre réémet cette énergie sous forme de rayonnement infrarouge. Les GES, dont le CO2, absorbent une partie de ce rayonnement et le réémettent dans toutes les directions, y compris vers la surface, ce qui la réchauffe. L'augmentation de la concentration en GES amplifie ce phénomène naturel, déséquilibrant le bilan radiatif terrestre.
- 4La modélisation climatique : Les modèles numériques simulent le climat futur en fonction de scénarios d'émissions de GES (SSP du GIEC). Ils intègrent les lois de la physique, de la chimie et de la biologie, ainsi que les rétroactions (ex: la fonte de la banquise réduit l'albédo, accélérant le réchauffement). Ces modèles prévoient un réchauffement compris entre +1.4°C et +4.4°C d'ici 2100 selon les scénarios, validant le rôle central du CO2.
- 5Les rétroactions et incertitudes : Le système climatique comprend des boucles de rétroaction qui amplifient (rétroaction positive) ou atténuent (rétroaction négative) le réchauffement. La principale rétroaction positive est la vapeur d'eau (un GES dont la concentration augmente avec la température). Les incertitudes des modèles portent surtout sur l'amplitude de ces rétroactions et la réponse des nuages, pas sur la réalité du réchauffement d'origine anthropique.
