Avertissement — à lire avant de commencer. Cette leçon n’est pas un corrigé du sujet ECE. Diffuser un corrigé officiel des ECE est interdit, et ce n’est de toute façon pas le but pédagogique. L’idée ici est de te donner des pistes de réflexion et une méthode pour aborder ce type de sujet : comment lire l’énoncé, identifier la question, construire une stratégie et anticiper les résultats. À toi ensuite de faire le travail intellectuel le jour de l’épreuve — c’est lui qui te vaudra des points.
À la fin de cette leçon, tu sauras :
- Reconnaître le type d’un sujet ECE (classique ou poursuite de stratégie)
- Identifier la question scientifique d’un sujet portant sur l’influence de la température sur la solubilité du CO₂ et ses implications climatiques
- Comprendre à quoi sert chacune des ressources fournies (eau gazeuse, bains-marie, rouge de crésol, schéma des échanges air/eau)
- Mobiliser les notions de loi de Henry, de cycle du carbone, de rétroaction positive et de pompe physique du CO₂
- Construire une stratégie de poursuite en trois temps pour proposer un suivi quantitatif par sonde à CO₂
- Anticiper la nature de la ressource complémentaire apportée en partie B pour relier modélisation expérimentale et fonctionnement réel du système climatique
- Communiquer les colorations du rouge de crésol par photographie titrée et légendée ou par tableau d’observation sur tableur, et interpréter avec la trame « J’observe / Or je sais / J’en déduis »
- Rédiger une conclusion qui répond exactement à la question posée
1. Quel type de sujet ECE est-ce ?
Avant de plonger dans le contenu, il faut d’abord reconnaître le type du sujet, car la stratégie attendue n’est pas la même.
Deux grands types de sujets ECE :
- Sujet « classique » (à l’ancienne). La partie A commence par « Élaborer une stratégie de résolution afin de déterminer… ». On te demande de proposer la stratégie avant toute manipulation. Ensuite tu mets en œuvre.
- Sujet « poursuite de stratégie ». Tu commences par une manipulation déjà cadrée, suivie d’une analyse de résultats. C’est seulement ensuite qu’on te demande de proposer une stratégie pour poursuivre la résolution du problème (avec une autre expérience, un autre angle).
Ici, dans le sujet 26_SVT_50, la partie A te demande directement de réaliser une modélisation expérimentale du dégazage de CO₂ d’une eau gazeuse à deux températures différentes (froide et 70 °C), en utilisant le rouge de crésol comme indicateur coloré pour qualifier la quantité de CO₂ dégazée. La manipulation est déjà entièrement cadrée. Ce n’est qu’en partie B qu’on te demandera de proposer une stratégie pour passer d’une approche qualitative à une approche quantitative par sonde à CO₂. C’est donc un sujet « poursuite de stratégie ».
2. Le contexte et la question scientifique
L’épreuve te plonge au cœur du cycle du carbone et de ses interactions avec le système climatique. Les océans absorbent environ 25 % du CO₂ d’origine anthropique émis chaque année (le reste : ≈ 50 % reste dans l’atmosphère, ≈ 25 % est absorbé par la biosphère terrestre). Cette absorption océanique est un service écosystémique majeur qui ralentit le réchauffement climatique, mais elle a des conséquences : l’acidification des océans (le CO₂ dissous forme de l’acide carbonique H₂CO₃ qui baisse le pH), affectant notamment les organismes calcificateurs (coraux, mollusques, foraminifères).
Mais cette absorption n’est pas garantie : elle dépend de la solubilité du CO₂ dans l’eau de mer, qui obéit à la loi de Henry (la solubilité d’un gaz dans un liquide est proportionnelle à sa pression partielle dans l’atmosphère ET inversement proportionnelle à la température du liquide). Concrètement, plus l’eau est chaude, moins elle peut dissoudre de CO₂. C’est une observation banale (eau gazeuse perd ses bulles plus vite à température ambiante qu’au frigo) mais aux conséquences climatiques majeures : si les océans se réchauffent (effet du réchauffement climatique), ils absorberont moins de CO₂, voire en relâcheront dans l’atmosphère, ce qui amplifierait le réchauffement. C’est une rétroaction positive redoutable du système climatique.
Ce mécanisme est également central pour comprendre les variations climatiques passées : lors des transitions glaciaires-interglaciaires du Quaternaire, le CO₂ atmosphérique passe de ≈ 180 ppm (glaciaire) à ≈ 280 ppm (interglaciaire), partiellement par dégazage océanique lors du réchauffement. C’est ce qu’on appelle la « pompe physique » du carbone océanique. Le sujet propose de tester ce mécanisme par une modélisation simple au laboratoire.
La question scientifique du sujet : « La température de l’eau influence-t-elle la dissolution (et donc le dégazage) du CO₂, et ce mécanisme peut-il expliquer une rétroaction positive entre réchauffement climatique et augmentation du CO₂ atmosphérique d’origine océanique ? » C’est la phrase à garder en tête du début à la fin. Ta modélisation, ton observation des couleurs et ta stratégie de poursuite doivent répondre à cette question précise, pas à une autre.
3. À quoi servent les ressources fournies ?
Les ressources d’un sujet ECE ne sont jamais là pour décorer. Chacune a une fonction précise dans la résolution. Avant de te lancer, prends 2 minutes pour identifier ce que chaque ressource t’apporte.
Ressource 1 — Eau gazeuse (CO₂ dissous sous pression), tubes à essai à dégagement, bains-marie chaud (70 °C) et froid, montage à tube coudé. Elle te permet de modéliser expérimentalement le dégazage de CO₂ à deux températures différentes. L’eau gazeuse est une source de CO₂ dissous facilement disponible et bien caractérisée. Les bains-marie permettent de contrôler la température, seule variable que tu veux faire varier dans l’expérience comparative. Le tube à dégagement collecte le CO₂ libéré vers un tube de réception.
Ressource 2 — Solution de rouge de crésol (indicateur coloré). Elle te permet de détecter qualitativement le CO₂ dégazé qui arrive dans le tube de réception. Le rouge de crésol est un indicateur de pH : il est rose-rouge ou violet en milieu basique (pH élevé, pas de CO₂), et vire au jaune-orangé en milieu acide (pH bas, présence d’acide carbonique H₂CO₃ formé par dissolution du CO₂ dans l’eau du tube de réception). L’intensité du virage est proportionnelle à la quantité de CO₂ dégazée et dissoute dans la solution réceptrice.
Ressource 3 — Schéma des échanges CO₂ air/eau (cycle du carbone). Elle te fournit le cadre théorique : les échanges CO₂ entre océan et atmosphère sont en équilibre dynamique, dépendant de la pression partielle de CO₂ atmosphérique (loi de Henry), de la température de l’eau (qui contrôle la solubilité), de la salinité, de l’agitation. Le schéma rappelle aussi les implications climatiques : un océan chaud absorbe moins de CO₂, voire en relâche.
4. Le raisonnement scientifique du sujet
On peut maintenant relier les ressources entre elles pour bâtir le raisonnement. Suis bien la logique :
- D’après la loi de Henry, la solubilité d’un gaz dans un liquide diminue quand la température augmente. Pour le CO₂ dans l’eau, cette diminution est significative : à 25 °C, la solubilité est ≈ 50 % de celle à 0 °C ; à 70 °C, elle est encore plus faible.
- Une eau gazeuse (CO₂ dissous sous pression dans la bouteille) est en équilibre métastable : ouvrir la bouteille relâche la pression et le CO₂ s’échappe progressivement. La vitesse et la quantité de dégazage augmentent avec la température.
- Si on chauffe l’eau gazeuse à 70 °C, le CO₂ s’échappe massivement et rapidement. Si on la maintient à froid, le dégazage est lent et limité.
- Le rouge de crésol dans le tube de réception détecte le CO₂ qui arrive : virage jaune-orangé = beaucoup de CO₂ (acidification marquée) ; couleur rouge-violet conservée = peu de CO₂ (pas d’acidification).
- La comparaison des deux dispositifs (bain chaud vs froid, dans les mêmes conditions par ailleurs) permet de conclure qualitativement sur l’effet de la température : la couleur plus jaune au chaud confirme que le dégazage est plus intense.
- Cette observation à l’échelle du laboratoire se transpose à l’échelle planétaire : un océan réchauffé par le changement climatique perd sa capacité à absorber le CO₂ atmosphérique, voire en relâche, ce qui amplifie l’effet de serre. C’est une rétroaction positive majeure du système climatique.
- Pour la partie B, il faudra proposer un suivi quantitatif avec une sonde à CO₂ permettant de mesurer précisément les flux et les cinétiques, et de quantifier la relation T-solubilité.
Conclusion logique : pour répondre à la question, il « suffit » de comparer qualitativement le dégazage à deux températures par les couleurs du rouge de crésol (partie A), puis de proposer un suivi quantitatif par sonde CO₂ (partie B). L’extrapolation au climat global éclaire l’importance de cette rétroaction.
5. Rappels théoriques : loi de Henry, cycle du carbone et rétroactions climatiques
La loi de Henry (William Henry, 1803) énonce qu’à équilibre, la concentration d’un gaz dissous dans un liquide est proportionnelle à la pression partielle de ce gaz au-dessus du liquide : C = kH × P, où kH est la constante de Henry, qui dépend de la température et du couple gaz-solvant. Pour le CO₂ dans l’eau, kH diminue fortement avec la température : à 0 °C, 1 L d’eau peut dissoudre ≈ 1,7 g de CO₂ à pression atmosphérique ; à 25 °C, ≈ 1,5 g ; à 70 °C, ≈ 0,5 g. C’est cette dépendance qui explique pourquoi une eau gazeuse perd ses bulles plus vite quand on la sort du réfrigérateur, et pourquoi un océan plus chaud absorbe moins de CO₂.
Le cycle du carbone à l’échelle planétaire implique des échanges constants entre quatre grands réservoirs : atmosphère (≈ 870 Gt C aujourd’hui), biosphère terrestre (≈ 2300 Gt C), océans (≈ 38 000 Gt C dans les eaux profondes, ≈ 900 Gt C en surface) et lithosphère (réservoir géologique de plusieurs millions de Gt C). Les flux entre ces réservoirs sont multiples : photosynthèse/respiration (biosphère ↔ atmosphère), dissolution/dégazage (océans ↔ atmosphère), altération/volcanisme (lithosphère ↔ atmosphère), enfouissement/exhumation des roches carbonatées. Avant l’ère industrielle, ces flux étaient à peu près en équilibre. Depuis ≈ 1850, les émissions anthropiques (combustibles fossiles, déforestation, ciment) ont rompu cet équilibre : le CO₂ atmosphérique est passé de ≈ 280 ppm (préindustriel) à ≈ 420 ppm aujourd’hui (2024).
Les rétroactions du système climatique sont des mécanismes qui amplifient (rétroactions positives) ou atténuent (rétroactions négatives) une perturbation initiale. Le réchauffement anthropique en active plusieurs : rétroactions positives = dégazage de CO₂ et de CH₄ par fonte du permafrost, perte d’albédo par fonte des glaces de mer, augmentation de la vapeur d’eau atmosphérique (gaz à effet de serre majeur) ; rétroactions négatives = augmentation de la photosynthèse par fertilisation CO₂, augmentation de la couverture nuageuse réfléchissante. Le bilan global est dominé par les rétroactions positives, ce qui amplifie le réchauffement attendu. La rétroaction CO₂-océan étudiée dans ce sujet est l’une des plus importantes : actuellement, l’océan absorbe une part majeure du CO₂ anthropique, mais cette absorption s’affaiblit progressivement avec le réchauffement, ce qui accélérera le changement climatique futur.
Attention au piège conceptuel : un océan plus chaud n’émet pas nécessairement du CO₂ vers l’atmosphère, mais il en absorbe moins. Tant que la pression partielle de CO₂ atmosphérique reste plus élevée que la pression d’équilibre océanique (cas actuel à cause des émissions anthropiques massives), l’océan reste un puits net de CO₂. Mais ce puits diminue d’efficacité avec le réchauffement, et pourrait s’inverser si le réchauffement se poursuit. Ce nuancement est important.
6. Construire ta stratégie de poursuite en trois temps
Comme il s’agit d’un sujet « poursuite de stratégie », ce n’est pas en partie A que tu proposes une stratégie (la manipulation y est imposée). C’est en partie B qu’on attend ta proposition, pour passer d’une approche qualitative à une approche quantitative du dégazage. Et cette proposition doit, comme toujours, être structurée en trois temps. C’est la méthode officielle attendue par les jurys :
Une stratégie ECE se formule toujours selon trois axes :
- LE QUOI — qu’est-ce que je cherche à mettre en évidence ?
- LE COMMENT — comment je m’y prends concrètement (matériel, manipulation, mesures) ?
- LES RÉSULTATS ANTICIPÉS — qu’est-ce que j’attends comme résultat et comment je conclurai dans chaque cas ?
Appliquons cette grille au sujet CO₂ océanique :
Le QUOI
Je cherche à quantifier précisément la relation entre température de l’eau et vitesse de dégazage du CO₂, en mesurant en temps réel la concentration en CO₂ libéré. Cette quantification permettra de calculer une vitesse de dégazage en fonction de la température, et de vérifier la conformité avec la loi de Henry. Elle apportera aussi des éléments quantitatifs pour évaluer l’ampleur de la rétroaction CO₂-océan dans le contexte du changement climatique.
Le COMMENT
Je vais utiliser une sonde à CO₂ connectée à un système d’acquisition (ExAO ou interface équivalente). (a) Reproduire le montage de la partie A (eau gazeuse + bain-marie), mais remplacer le tube de réception avec rouge de crésol par une enceinte fermée munie d’une sonde à CO₂ qui mesure la concentration gazeuse en ppm. (b) Démarrer l’acquisition. Mesurer la concentration en CO₂ dans l’enceinte en fonction du temps, pour différentes températures du bain-marie (par exemple 5, 25, 40, 60, 70 °C). (c) Tracer les courbes [CO₂] = f(t) pour chaque température, et calculer la vitesse initiale de dégazage (pente initiale en ppm/min). (d) Construire la relation vitesse = f(T) : tracer la vitesse initiale en fonction de la température, vérifier que la vitesse augmente avec T (conformément à la diminution de solubilité de la loi de Henry).
Les RÉSULTATS ANTICIPÉS
Deux scénarios sont possibles, et chacun m’oriente vers une conclusion différente :
- Scénario 1 — Relation T-vitesse conforme à Henry. Les courbes [CO₂] = f(t) montrent une augmentation linéaire au début (vitesse initiale constante), puis un plateau à équilibre. La vitesse initiale augmente avec la température : par exemple, ≈ 50 ppm/min à 5 °C, ≈ 200 ppm/min à 70 °C. La relation est conforme à la diminution de solubilité prédite par Henry. La quantification confirme la rétroaction positive CO₂-océan et permet d’évaluer son ampleur attendue dans le contexte du réchauffement climatique global.
- Scénario 2 — Relation non monotone ou plafond rapide. Si la vitesse initiale n’augmente pas linéairement avec T, ou plafonne rapidement, il faudrait revoir le dispositif (saturation de l’enceinte, diffusion limitée, biais de mesure). Le scénario 1 est de loin le plus probable.
7. La mise en œuvre pratique
Cette partie correspond à la manipulation cadrée de la partie A : tu dois monter deux dispositifs de dégazage parallèles (un chaud, un froid), et comparer les colorations du rouge de crésol.
Étape 1 — Montage des deux dispositifs de dégazage.
- Prépare deux tubes à essai contenant la même quantité d’eau gazeuse (par exemple 20 mL).
- Bouche chaque tube avec un bouchon traversé par un tube coudé à dégagement.
- L’autre extrémité du tube coudé plonge dans un tube de réception contenant une solution de rouge de crésol (≈ 10 mL).
- Vérifie l’étanchéité du montage : aucune fuite, le CO₂ ne peut s’échapper que par le tube de réception.
- Note la couleur initiale du rouge de crésol dans les deux dispositifs (devrait être rose-rouge ou violet, milieu basique).
Étape 2 — Mise en bain-marie aux deux températures.
- Place un dispositif dans le bain-marie froid (eau à 5-10 °C, éventuellement avec glaçons).
- Place l’autre dispositif dans le bain-marie chaud à 70 °C (préalablement préchauffé).
- Démarre un chronomètre.
- Attends 5 à 10 minutes en observant les couleurs au cours du temps.
Étape 3 — Observation et comparaison des couleurs.
- À t = 0 : note les couleurs initiales (devraient être identiques, rouge-violet).
- À t = 5 min : compare les couleurs. Le tube chaud devrait virer plus fortement au jaune-orangé (acidification due au CO₂ dégazé en quantité). Le tube froid devrait rester plus rouge (faible virage).
- Mets les deux tubes côte à côte sous le même éclairage pour faciliter la comparaison.
- Note les couleurs précises avec une échelle subjective (intense / moyen / faible virage).
Sécurité. Le bain-marie à 70 °C peut causer des brûlures : utilise des gants ou pinces pour manipuler les tubes chauds. Le rouge de crésol n’est pas dangereux mais peut tacher : port de gants recommandé. Vérifie l’étanchéité des montages pour éviter projections.
8. Que pourrait être la ressource complémentaire (partie B) ?
Dans tous les sujets ECE, la partie B prévoit l’appel de l’examinateur pour obtenir une ressource complémentaire. Cette ressource n’est pas un cadeau : elle est calibrée pour compléter ton analyse ou débloquer une étape de raisonnement. Anticiper sa nature est un excellent réflexe d’élève.
Sur ce sujet précis, la ressource complémentaire pourrait être :
- Une courbe de solubilité du CO₂ en fonction de la température (loi de Henry quantifiée) montrant la diminution monotone de la concentration à saturation entre 0 °C et 100 °C, permettant de quantifier l’effet attendu de la température.
- Un graphique des flux nets de CO₂ océan-atmosphère selon les latitudes (mesures actuelles), montrant que les eaux froides polaires absorbent le CO₂ (puits) tandis que les eaux chaudes tropicales en relâchent (source), illustration directe de la loi de Henry à l’échelle planétaire.
- Un schéma de la rétroaction positive température / dégazage CO₂ / effet de serre / réchauffement supplémentaire, formalisant la boucle d’amplification climatique.
- Un tableau des données du forage Vostok (carotte de glace antarctique) montrant la covariation entre température (δD ou δ¹⁸O) et CO₂ atmosphérique (mesuré dans les bulles d’air piégées) sur les 800 000 dernières années, illustrant la rétroaction CO₂-température dans les transitions glaciaires-interglaciaires.
Quelle qu’elle soit, cette ressource doit toujours être mobilisée explicitement dans ta conclusion : ne la regarde pas seulement, cite-la et explique en quoi elle conforte (ou nuance) ton interprétation des résultats expérimentaux.
9. Communiquer les résultats et interpréter
Pour la partie B, présente tes résultats sous une forme claire — deux options classiques sont attendues selon la nature de ton observation.
Option 1 — Photographie titrée et légendée. Capture une photographie comparative des deux dispositifs côte à côte à t = 0 et à t = 5 min, montrant le contraste de coloration entre le tube chaud (jaune-orangé prononcé) et le tube froid (rouge-violet conservé). Présente l’image avec un titre informatif (« Modélisation du dégazage de CO₂ par l’eau gazeuse à deux températures, indicateur rouge de crésol »), précise les conditions (durée, températures) et légende les éléments clés (eau gazeuse, tube coudé, tube de réception, indicateur, bain-marie).
Option 2 — Production sur tableur. Construis un tableau d’observation à plusieurs entrées : en lignes, les deux dispositifs (bain chaud / bain froid) ; en colonnes, la couleur du rouge de crésol à t = 0, à t = 5 min, l’intensité du virage estimée (faible / moyen / intense), la conclusion sur la quantité de CO₂ dégazée. Une ligne de synthèse interprète la différence en termes de loi de Henry et de rétroaction climatique. Tu peux y associer un schéma comparatif des deux dispositifs annotés.
Interpréter les résultats
Adopte la structure d’analyse en trois temps, attendue à l’épreuve. Elle force la rigueur du raisonnement et te fait gagner des points :
Exemple appliqué au sujet (si virage net dans le bain chaud) :
- J’observe… qu’au temps initial t = 0, le rouge de crésol des deux dispositifs présente une couleur identique rouge-violet (milieu basique). Après 5 minutes d’incubation dans les bains-marie respectifs, le rouge de crésol du dispositif chaud (70 °C) a viré au jaune-orangé intense, tandis que celui du dispositif froid (5 °C) reste majoritairement rouge-violet avec un léger virage rosé seulement.
- Or je sais que… le rouge de crésol est un indicateur de pH qui vire au jaune en milieu acide (présence de CO₂ dissous formant H₂CO₃). Et que selon la loi de Henry, la solubilité d’un gaz dans l’eau diminue quand la température augmente : à 70 °C, l’eau gazeuse retient beaucoup moins de CO₂ qu’à 5 °C, donc dégaze plus rapidement.
- J’en déduis que… la température de l’eau influence bien la solubilité du CO₂ : un échauffement provoque un dégazage important (acidification marquée du tube récepteur), tandis qu’au froid le dégazage est limité. Cette observation à l’échelle du laboratoire se transpose à l’échelle planétaire : un océan réchauffé par le changement climatique perdra progressivement sa capacité d’absorber le CO₂ atmosphérique, voire en relâchera. C’est une rétroaction positive qui amplifie le réchauffement climatique. La quantification précise par sonde à CO₂ (stratégie de poursuite en partie B) permettra de mesurer la cinétique de ce phénomène.
10. La conclusion : revenir à la question initiale
Ta conclusion doit faire 3 choses : (1) rappeler la différence de coloration observée entre les deux dispositifs, (2) interpréter cette différence en termes de loi de Henry et de rétroaction climatique, (3) répondre explicitement à la question posée par le sujet (influence de T sur la solubilité du CO₂ et implications climatiques). Pense aussi à intégrer la ressource complémentaire obtenue auprès de l’examinateur.
Exemple de formulation type (si rétroaction confirmée et quantification anticipée) :
« La modélisation expérimentale du dégazage de CO₂ par l’eau gazeuse à deux températures a clairement mis en évidence un virage du rouge de crésol bien plus marqué dans le dispositif à 70 °C (jaune-orangé intense, signe d’acidification par le CO₂ dégazé) que dans le dispositif froid (couleur rouge-violet conservée). Ce résultat qualitatif confirme la loi de Henry : la solubilité du CO₂ dans l’eau diminue quand la température augmente, et donc le dégazage est favorisé par la chaleur. La ressource complémentaire (courbe de solubilité quantifiée / flux CO₂ océan-atmosphère par latitudes / schéma de la rétroaction / données Vostok) confirme l’importance climatique de ce mécanisme à l’échelle planétaire et historique. L’influence de la température sur la solubilité du CO₂ est démontrée, et ce mécanisme constitue effectivement une rétroaction positive du système climatique : un océan réchauffé par le changement climatique absorbe moins de CO₂ atmosphérique, voire en relâche, ce qui amplifie l’effet de serre et le réchauffement global. Cette rétroaction explique également une partie des variations naturelles passées du CO₂ (transitions glaciaires-interglaciaires du Quaternaire avec covariation T/CO₂ sur 800 000 ans dans la carotte Vostok), et constitue une préoccupation majeure pour les projections climatiques futures. La quantification précise par sonde à CO₂ (partie B) permettra d’évaluer l’ampleur réelle de cette rétroaction dans le contexte du réchauffement anthropique actuel. »
11. Les pièges fréquents à éviter
Piège n°1 — Ne pas identifier le type de sujet. Ici c’est un sujet « poursuite de stratégie » : la stratégie en 3 temps porte sur la partie B (quantification par sonde CO₂), pas sur la modélisation qualitative imposée en A. Si tu inverses, tu vas formuler ta proposition au mauvais moment et perdre des points.
Piège n°2 — Confondre dégazage (sortie de gaz) et dissolution (entrée de gaz). Le dégazage = gaz dissous → atmosphère, observé ici quand on chauffe l’eau gazeuse. La dissolution = atmosphère → eau, processus inverse. Les deux sont en équilibre dynamique selon la loi de Henry. Au chaud, l’équilibre se déplace en faveur du dégazage.
Piège n°3 — Oublier le tube témoin pour la couleur initiale. Pour bien évaluer le virage, il faut connaître la couleur initiale exacte du rouge de crésol. Note-la avant de démarrer l’expérience, ou garde un tube de référence non chauffé pour la comparaison visuelle.
Piège n°4 — Conclure quantitativement sans sonde dédiée. Le rouge de crésol donne une indication qualitative (plus ou moins de CO₂), pas une mesure quantitative (en ppm ou en mol/L). Pour quantifier précisément, il faut une sonde à CO₂ avec acquisition (objectif de la partie B). Ne dis pas « il y a X fois plus de CO₂ » sans mesure objective.
Piège n°5 — Confondre rétroaction CO₂-océan et autres rétroactions. La rétroaction étudiée ici est thermique (T ↑ → solubilité CO₂ ↓ → dégazage). D’autres rétroactions concernent le CO₂ océanique : acidification (rétroaction négative chimique), pompe biologique (effet de la productivité primaire), circulation thermohaline. Sois précis sur la rétroaction concernée par ton expérience.
Piège n°6 — Ne pas exploiter la ressource complémentaire. Si tu l’as demandée et reçue, elle doit apparaître dans ta conclusion. Sinon, c’est comme si tu ne l’avais pas utilisée.
12. Indice / cause / exemple — loi de Henry et rétroaction CO₂-océan
- Indice : virage marqué du rouge de crésol (vers le jaune-orangé) dans le tube de réception du dispositif à 70 °C, virage faible dans le dispositif à 5 °C, avec les mêmes conditions initiales (eau gazeuse, durée, dispositif identique sauf température)
- Cause : la solubilité du CO₂ dans l’eau diminue quand la température augmente, conformément à la loi de Henry (C = k_H × P, avec k_H décroissant avec T) ; à 70 °C, l’eau gazeuse ne peut plus retenir tout son CO₂ initial et dégaze massivement, alors qu’à froid le dégazage est limité ; ce mécanisme à l’échelle des océans constitue une rétroaction positive du climat : un océan réchauffé absorbe moins de CO₂ atmosphérique (voire en relâche), ce qui amplifie l’effet de serre et le réchauffement global
- Exemple : la covariation température-CO₂ sur les 800 000 dernières années révélée par la carotte de glace de Vostok (Antarctique) illustre cette rétroaction à l’échelle paléoclimatique : lors des transitions glaciaires-interglaciaires, le CO₂ atmosphérique passe de ≈ 180 ppm (glaciaire) à ≈ 280 ppm (interglaciaire), en partie par dégazage océanique consécutif au réchauffement initial déclenché par les paramètres orbitaux ; aujourd’hui, dans le contexte du réchauffement anthropique, cette rétroaction reste un sujet d’inquiétude : l’océan absorbe encore ≈ 25 % des émissions anthropiques (puits de carbone majeur), mais cette absorption diminue progressivement avec son réchauffement, ce qui pourrait accélérer le changement climatique futur
Ce qu’il faut retenir
- Type de sujet : poursuite de stratégie (modélisation qualitative imposée en A, quantification par sonde CO₂ à proposer en B)
- Question du sujet : la température influence-t-elle la solubilité du CO₂ et explique-t-elle une rétroaction positive climatique ?
- Outils A : eau gazeuse + tubes à dégagement + bains-marie froid/70 °C + rouge de crésol (indicateur coloré pH)
- Loi physique : loi de Henry (solubilité d’un gaz ↓ quand T ↑) — au chaud, dégazage massif ; au froid, dégazage limité
- Stratégie B en 3 temps : LE QUOI (quantifier précisément) / LE COMMENT (sonde CO₂ + acquisition + courbes [CO₂]=f(t) + vitesse=f(T)) / LES RÉSULTATS ANTICIPÉS (vitesse de dégazage croissante avec T, conforme à Henry)
- Communiquer les résultats : photographie titrée comparative OU tableau d’observation + schéma sur tableur
- Interpréter : J’observe… / Or je sais… / J’en déduis…
- Lien au cours : 2B.1 (cycle du carbone, causes des variations climatiques, rétroactions) + 2B.2 (modèles climatiques, projections, océan dans le système climatique)
- Piège majeur à éviter : confondre dégazage (sortie) et dissolution (entrée) ; conclure quantitativement sans la sonde de la partie B
- Conclusion finale : toujours articuler observation expérimentale + loi de Henry + transposition climatique (rétroaction positive amplifiant le réchauffement anthropique) pour répondre pleinement à la question
Fichiers de l’exercice
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