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EXERCICE 1 commun à tous les candidats (4 points) : préparation d’un échantillon de glace (physique-chimie et mathématiques) ICE MEMORY est un programme international qui vise à constituer des archives de la composition de l’air, pour analyser les évolutions et leur impact sur le climat. Il s’agit de collecter des
EXERCICE 1 commun à tous les candidats (4 points) : préparation d’un échantillon de glace (physique-chimie et mathématiques) ICE MEMORY est un programme international qui vise à constituer des archives de la composition de l’air, pour analyser les évolutions et leur impact sur le climat. Il s’agit de collecter des carottes de glace des glaciers à forte valeur scientifique parmi les plus exposés au changement climatique et de les stocker en Antarctique pour les scientifiques des générations futures. Source : www.cnrs.fr Les analyses réalisées sur les carottes de glace permettent de mesurer les variations passées du climat, de l'environnement et, tout particulièrement, de la composition atmosphérique grâce aux micro-bulles piégées dans la glace : variations de la température, des concentrations atmosphériques des gaz à effet de serre, des émissions d’aérosols naturels ou de polluants d’origine humaine. Source : www.ice-memory.org Afin d’effectuer des analyses de l’eau constituant la carotte, on fait fondre une tranche de carotte de glace de forme cylindrique de 1,0 cm d’épaisseur et 10 cm de diamètre à l’aide d’un appareil de chauffage de puissance P = 500 W. 0 Données : - masse volumique de la glace : - volume V d’un cylindre de surface de base S ρ = 917 kg.m-3 glace - capacité thermique massique de la glace : c = 2,06 kJ.kg-1.K-1 glace - capacité thermique massique de l’eau liquide : c = 4,18 kJ.kg-1.K-1 eau - énergie massique de fusion de la glace : E = 333 kJ.kg-1 m,fus 1. Déterminer la valeur de la masse de la tranche de glace. 2. Montrer qu’une énergie totale d’environ 37 kJ est nécessaire pour : - chauffer cette glace, initialement à – 40 °C ; - la faire fondre ; - et porter l’eau liquide obtenue à 25 °C. 21-2DPCMAME3 Page : 2/15 L’appareil de chauffage atteint la puissance P = 500 W en 15 secondes. On l’éteint à 0 l’instant t lorsque l’eau liquide obtenue par la fonte de la glace atteint 25 °C. f La courbe représentée ci-après donne l’évolution de la puissance P(t) fournie par l’appareil au cours du chauffage, avec P(t) en W et t en seconde. Cette courbe est formée d’un segment de droite et d’une demi-droite parallèle à l’axe des abscisses. Évolution de la puissance en fonction du temps au cours du chauffage avec P(t) en W et t en seconde 3.1. Sur le document réponse DR1, à rendre