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Bac 2026

Physique-Chimie – Asie 2026 – Sujet 1 (jour 1) : correction détaillée

Spécialité · 3 h 30 · coefficient 16 · 20 points · 3 exercices (acidité des sols, satellites de communication, sécurité acoustique)

Corrigé

Correction rédigée par l'équipe BAC Révision, non officielle. Les énoncés sont reformulés avec leurs données : refais toujours les calculs et compare avec ton professeur.

Où trouver le sujet ? Cette page présente la correction. Le sujet officiel complet (PDF) et ses figures sont dans l'application BAC Révision.

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Exercice 1 : Exercice 1 : Acidité des sols9 points

Partie 1 : les espèces responsables du pH d'un sol (acide fulvique, couples du dioxyde de carbone). Partie 2 : le chaulage d'un sol avec de l'hydroxyde de calcium, à partir d'une courbe de titrage de l'acidité d'une terre de bruyère.

Documents du sujet Cet exercice s'appuie sur des figures ou documents du sujet : Figure 1 : formule topologique de l'acide fulvique ; Annexe : acide fulvique avec les trois groupes caractéristiques entourés (n° 1, 2, 3) ; Figure 2 : diagramme de distribution de H₂CO₃, HCO₃⁻ et CO₃²⁻ en fonction du pH ; Figure 3 : pH des solutions en fonction de n (mmol d'ions calcium) pour 100 g de terre. Ils sont affichés avec la correction dans l'application.

Q1Identifier les familles associées aux trois groupes caractéristiques entourés sur la molécule d'acide fulvique : n° 1 (–OH), n° 2 (–COOH), n° 3 (C=O dans la chaîne).Touche pour voir la correction

À retenir –OH sur un carbone saturé : alcool ; –COOH : acide carboxylique ; C=O lié à deux carbones : cétone.

Démarche
  1. Sur l'annexe, le groupe n° 1 est un –OH porté par un carbone tétragonal (CH₂–OH en bout de chaîne) : alcool.
  2. Le groupe n° 2 est –C(=O)–OH : acide carboxylique.
  3. Le groupe n° 3 est un C=O dont le carbone est lié à deux atomes de carbone : cétone (pas d'hydrogène sur ce carbone, donc pas un aldéhyde ; pas d'oxygène supplémentaire, donc ni ester ni acide).

Réponse1 : alcool ; 2 : acide carboxylique ; 3 : cétone.

Q2Préciser parmi la liste (acide carboxylique, alcool, aldéhyde, amide, cétone, ester) la famille qui contribue à l'acidité de la molécule.Touche pour voir la correction

À retenir Les acides carboxyliques R–COOH cèdent un proton H⁺ (couple R–COOH/R–COO⁻).

Démarche
  1. Parmi ces familles, seul le groupe carboxyle est acide au sens de Brönsted (il libère H⁺ en solution aqueuse).

RéponseLa famille des acides carboxyliques (groupe –COOH).

Q3Donner la formule des espèces 1, 2 et 3 du diagramme de distribution (figure 2).Touche pour voir la correction

À retenir Dans un diagramme de distribution, l'espèce acide prédomine à bas pH et l'espèce basique à haut pH.

Démarche
  1. Espèce 1 (majoritaire pour pH < 6,4) : la plus acide, H₂CO₃(aq).
  2. Espèce 2 (maximum vers pH ≈ 8,4) : forme intermédiaire HCO₃⁻(aq).
  3. Espèce 3 (majoritaire pour pH > 10,4) : la plus basique, CO₃²⁻(aq).

RéponseEspèce 1 : H₂CO₃ ; espèce 2 : HCO₃⁻ ; espèce 3 : CO₃²⁻.

Q4Préciser, en justifiant, le terme qualifiant le comportement acido-basique de l'espèce 2.Touche pour voir la correction

À retenir Un ampholyte (espèce amphotère) est la forme basique d'un couple et la forme acide d'un autre.

Démarche
  1. HCO₃⁻ est la base du couple H₂CO₃/HCO₃⁻ et l'acide du couple HCO₃⁻/CO₃²⁻.

RéponseHCO₃⁻ est un ampholyte (ou espèce amphotère).

Q5Donner l'expression littérale de K_A1 en fonction de [H₂CO₃], [HCO₃⁻], [H₃O⁺] et c⁰.Touche pour voir la correction

À retenir Pour HA + H₂O = A⁻ + H₃O⁺ : K_A = [A⁻]·[H₃O⁺]/([HA]·c⁰).

Démarche
  1. Équation : H₂CO₃ + H₂O ⇌ HCO₃⁻ + H₃O⁺.
  2. K_A1 = [HCO₃⁻]·[H₃O⁺] / ([H₂CO₃]·c⁰).

RéponseK_A1 = [HCO₃⁻]·[H₃O⁺] / ([H₂CO₃]·c⁰).

Q6En déduire pH = pK_A1 + log([HCO₃⁻]/[H₂CO₃]).Touche pour voir la correction

À retenir pH = −log([H₃O⁺]/c⁰) et pK_A = −log K_A.

Démarche
  1. On passe au logarithme décimal : log K_A1 = log([HCO₃⁻]/[H₂CO₃]) + log([H₃O⁺]/c⁰).
  2. −pK_A1 = log([HCO₃⁻]/[H₂CO₃]) − pH.
  3. pH = pK_A1 + log([HCO₃⁻]/[H₂CO₃]).

RéponsepH = pK_A1 + log([HCO₃⁻]/[H₂CO₃]).

Q7Estimer pK_A1 à partir de la figure 2, en justifiant avec la relation précédente.Touche pour voir la correction

À retenir Quand [HCO₃⁻] = [H₂CO₃], log(1) = 0 donc pH = pK_A1.

Démarche
  1. Les courbes des espèces 1 et 2 se croisent à 50 % chacune : [H₂CO₃] = [HCO₃⁻].
  2. Le rapport vaut 1 : log 1 = 0, donc pH = pK_A1.
  3. Lecture du pH du point d'intersection : pH ≈ 6,4 (± 0,1).

RéponsepK_A1 ≈ 6,4 (le pH du croisement des courbes 1 et 2).

Vérification Le second croisement (courbes 2 et 3) se lit à pH = 10,4 ± 0,1 sur le graphique, ce qui est compatible avec pK_A2 = 10,3 (valeur du cours).

Q8Indiquer, en justifiant, l'espèce acido-basique issue du carbone atmosphérique prédominante dans la terre de bruyère (pH ≈ 5).Touche pour voir la correction

À retenir Si pH < pK_A1, la forme acide du couple prédomine.

Démarche
  1. pH ≈ 5 < pK_A1 ≈ 6,4 : on est dans le domaine de l'espèce 1.
  2. Rapport : [HCO₃⁻]/[H₂CO₃] = 10^(5 − 6,4) ≈ 0,04 : H₂CO₃ prédomine très nettement (≈ 96 %).

RéponseH₂CO₃ (dioxyde de carbone dissous) est l'espèce prédominante à pH ≈ 5.

Q9Écrire l'équation de la réaction de dissolution de Ca(OH)₂(s) dans l'eau (transformation totale).Touche pour voir la correction

À retenir Dissolution d'un solide ionique : on écrit les ions libérés avec leurs coefficients stœchiométriques.

Démarche
  1. Ca(OH)₂ est constitué d'un ion Ca²⁺ pour deux ions HO⁻.

RéponseCa(OH)₂(s) → Ca²⁺(aq) + 2 HO⁻(aq).

Q10Montrer que [HO⁻] = 3,38×10⁻² mol·L⁻¹ dans S (m = 0,250 g de Ca(OH)₂ dans V = 200 mL ; M = 74,0 g·mol⁻¹).Touche pour voir la correction

À retenir n(HO⁻) = 2·n(Ca(OH)₂) d'après l'équation de dissolution.

Démarche
  1. n(Ca(OH)₂) = m/M = 0,250/74,0 = 3,38×10⁻³ mol.
  2. n(HO⁻) = 2 × 3,38×10⁻³ = 6,76×10⁻³ mol.
  3. [HO⁻] = 6,76×10⁻³ / 0,200 = 3,38×10⁻² mol·L⁻¹.

Réponse[HO⁻] = 3,38×10⁻² mol·L⁻¹.

Vérification [Ca²⁺] = 1,69×10⁻² mol·L⁻¹ ; [HO⁻] = 2[Ca²⁺] ✓.

Q11En déduire le pH de la solution S (K_e = 1,00×10⁻¹⁴).Touche pour voir la correction

À retenir [H₃O⁺] = K_e/[HO⁻] ; pH = −log[H₃O⁺] ; ou pH = 14 + log[HO⁻].

Démarche
  1. [H₃O⁺] = 1,00×10⁻¹⁴ / 3,38×10⁻² = 2,96×10⁻¹³ mol·L⁻¹.
  2. pH = −log(2,96×10⁻¹³) ≈ 12,5.

RéponsepH ≈ 12,5.

Vérification 14 + log(3,38×10⁻²) = 14 − 1,47 = 12,53.

Q12Un agriculteur chaule 1,00 ha sur 10,0 cm de profondeur pour amener le pH à 6,50 (m_c = 1,4 × S × e en tonnes). Déterminer la masse de Ca(OH)₂ nécessaire.Touche pour voir la correction

À retenir On lit sur la figure 3 la quantité n d'ions calcium (pour 100 g de terre) correspondant à pH = 6,5, puis on la multiplie par le nombre de « 100 g » de sol.

Démarche
  1. Lecture de la figure 3 pour pH = 6,50 : le point (n = 2,0 mmol ; pH 6,3) et le point (n = 3,1 mmol ; pH 6,77) encadrent la valeur ; par interpolation n = 2,5 ± 0,1 mmol d'ions Ca²⁺ pour 100 g de terre.
  2. Masse de sol : m_c = 1,4 × 1,00×10⁴ m² × 0,100 m = 1,4×10³ t = 1,4×10⁹ g.
  3. Nombre de lots de 100 g : 1,4×10⁹/100 = 1,4×10⁷.
  4. n(Ca²⁺) total = 2,5×10⁻³ × 1,4×10⁷ = 3,5×10⁴ mol = n(Ca(OH)₂) (1 Ca²⁺ par Ca(OH)₂).
  5. m(Ca(OH)₂) = 3,5×10⁴ × 74,0 ≈ 2,6×10⁶ g ≈ 2,6 t.

Réponse2,6 ± 0,1 t d'hydroxyde de calcium (de 2,5 à 2,7 t selon la lecture du graphique).

Vérification Ordre de grandeur : 2,5×10⁻³ mol·(100 g)⁻¹ × 74 g·mol⁻¹ ≈ 0,185 g de chaux pour 100 g de sol, soit 1,85 kg par tonne de sol ; × 1 400 t = 2,6 t.

Piège La lecture de n pour pH = 6,5 est la principale source d'erreur (± 0,1 mmol soit ± 0,1 t sur le résultat).

Exercice 2 : Exercice 2 : Satellites de communication6 points

Mouvement circulaire d'un satellite autour de la Terre (deuxième loi de Newton, repère de Frenet), troisième loi de Kepler exploitée par une modélisation T² = f(r³), altitude de l'orbite géostationnaire et comparaison du temps de transmission d'un signal pour des satellites géostationnaires et LEO.

Documents du sujet Cet exercice s'appuie sur des figures ou documents du sujet : Figure 1 : carré de la période en fonction du cube du rayon de l'orbite ; Annexe : schéma du satellite S autour de la Terre (à compléter). Ils sont affichés avec la correction dans l'application.

Q1Nommer le référentiel par rapport auquel le mouvement du centre de masse du satellite est étudié.Touche pour voir la correction

À retenir Pour un satellite de la Terre, on utilise le référentiel géocentrique, supposé galiléen.

Démarche
  1. Origine : centre O de la Terre ; axes dirigés vers des étoiles lointaines.

RéponseLe référentiel géocentrique, supposé galiléen.

Q2Représenter, sans souci d'échelle, la force gravitationnelle F⃗(O/S) sur le schéma de l'annexe.Touche pour voir la correction

À retenir La force gravitationnelle exercée par la Terre sur S est attractive : elle est dirigée de S vers O.

Démarche
  1. On part du point S et on trace une flèche dirigée vers le centre O de la Terre.
  2. Cette flèche est portée par la direction radiale, donc selon le vecteur u⃗N de la base de Frenet (dirigé vers O).

RéponseFlèche partant de S, dirigée vers O (centre de la Terre), colinéaire à u⃗N.

Piège Ne pas oublier d'indiquer la force depuis S (point d'application).

Q3Donner l'expression vectorielle de F⃗(O/S) dans le repère de Frenet en fonction de G, m, M_T, R_T et h.Touche pour voir la correction

À retenir La distance entre les centres est R_T + h.

Démarche
  1. Valeur de la force : G·m·M_T/(R_T + h)².
  2. Direction et sens : vers O, soit +u⃗N (u⃗N dirigé vers le centre de la Terre).

RéponseF⃗(O/S) = G·m·M_T/(R_T + h)² · u⃗N

Q4Par la deuxième loi de Newton, montrer que le mouvement circulaire de S est uniforme.Touche pour voir la correction

À retenir Dans le repère de Frenet, a⃗ = (dv/dt)·u⃗T + (v²/r)·u⃗N.

Démarche
  1. Deuxième loi de Newton : m·a⃗ = F⃗(O/S) = G·m·M_T/(R_T + h)²·u⃗N.
  2. La force n'a pas de composante sur u⃗T : m·dv/dt = 0.
  3. dv/dt = 0 : la valeur de la vitesse est constante, le mouvement circulaire est uniforme.

RéponseLa force est purement centripète (selon u⃗N) : dv/dt = 0, donc v est constante : le mouvement est uniforme.

Q5Définir la période de révolution T du satellite.Touche pour voir la correction

À retenir Pour un mouvement circulaire uniforme, la période est la durée d'un tour complet.

Démarche
  1. T = 2π·r/v, avec r = R_T + h.

RéponseT est la durée mise par le satellite pour effectuer un tour complet autour de la Terre.

Q6Montrer que l'altitude h du satellite géostationnaire est environ 36 000 km (k = 9,85×10⁻¹⁴ s²·m⁻³ ; T_T = 23 h 56 min 4 s ; R_T = 6,38×10³ km).Touche pour voir la correction

À retenir Un satellite géostationnaire a une période égale à la période de rotation de la Terre sur elle-même : T = T_T. La modélisation donne T² = k·r³.

Démarche
  1. T = 23 × 3 600 + 56 × 60 + 4 = 86 164 s.
  2. r³ = T²/k = (86 164)² / 9,85×10⁻¹⁴ = 7,424×10⁹ / 9,85×10⁻¹⁴ ≈ 7,54×10²² m³.
  3. r = (7,54×10²²)^(1/3) ≈ 4,22×10⁷ m = 4,22×10⁴ km (sur la droite de la figure 1, T² = 7,4×10⁹ s² correspond à r³ ≈ 7,3×10²² m³ : même ordre de grandeur, à 2 % près).
  4. h = r − R_T = 4,22×10⁴ − 6,38×10³ ≈ 3,59×10⁴ km ≈ 36 000 km.

Réponseh ≈ 3,6×10⁴ km (≈ 36 000 km).

Vérification k = 4π²/(G·M_T) donne M_T = 4π²/(G·k) = 6,0×10²⁴ kg : cohérent avec la masse de la Terre.

Piège Anomalie de l'énoncé : la constante G est donnée en m²·kg⁻¹·s⁻² (il faudrait m³·kg⁻¹·s⁻²). Le calcul de Q6 n'utilise pas G.

Q7Comparer la durée de transmission t₁ d'un signal de la surface de la Terre à un satellite géostationnaire à t₂ pour un satellite LEO à 1 000 km d'altitude (c = 3,00×10⁸ m·s⁻¹).Touche pour voir la correction

À retenir Durée = distance/célérité ; on prend la distance minimale égale à l'altitude (satellite à la verticale).

Démarche
  1. t₁ = h/c = 3,59×10⁷ / 3,00×10⁸ ≈ 0,12 s.
  2. t₂ = 1,00×10⁶ / 3,00×10⁸ ≈ 3,3×10⁻³ s.
  3. t₁/t₂ ≈ 36.

Réponset₁ ≈ 0,12 s et t₂ ≈ 3,3 ms : le signal met environ 36 fois plus de temps vers le satellite géostationnaire que vers un satellite LEO.

Piège Ce sont des durées de trajet simple, aller seulement ; un échange complet (aller-retour vers le satellite, puis vers la station de réception) multiplie cette durée par quatre.

Q8Donner, d'après les calculs et le document, les avantages et inconvénients des satellites géostationnaires et LEO pour la transmission de données sur Internet.Touche pour voir la correction

À retenir Compromis : couverture et simplicité (géostationnaire) contre rapidité et nombre de satellites (LEO).

Démarche
  1. Géostationnaire : avantages : position fixe par rapport au sol (antenne fixe), large couverture, un petit nombre de satellites suffit. Inconvénients : durée de transmission de l'ordre de 0,12 s par trajet, soit un retard sensible (≥ 0,5 s pour un aller-retour complet) peu adapté à l'échange en temps réel.
  2. LEO : avantages : délai très court (≈ 3 ms), échanges rapides. Inconvénients : il faut plusieurs milliers de satellites en constellation pour couvrir la Terre, ce qui multiplie risques d'encombrement, de pannes, de débris spatiaux ; impact environnemental ; ils défilent dans le ciel, donc l'antenne doit les suivre.

RéponseGéostationnaire : couverture large avec peu de satellites mais délai ≈ 0,12 s (par trajet). LEO : délai très court (≈ 3 ms) mais constellation de milliers de satellites, avec risques de débris et impact environnemental.

Exercice 3 : Exercice 3 : Sécurité acoustique5 points

Un ouvrier est exposé à plusieurs sources sonores dans un atelier. On calcule les niveaux d'intensité sonore (échelle logarithmique), on additionne les intensités puis on choisit une protection auditive dont l'atténuation ramène le niveau entre 65 et 80 dB.

Documents du sujet Cet exercice s'appuie sur des figures ou documents du sujet : Figure 1 : atténuation du casque serre-tête et des bouchons d'oreille selon le niveau reçu. Ils sont affichés avec la correction dans l'application.

Q1Calculer le niveau d'intensité sonore L₁ pour I₁ = 3,0×10⁻⁴ W·m⁻² (I₀ = 1,0×10⁻¹² W·m⁻²).Touche pour voir la correction

À retenir L = 10·log(I/I₀).

Démarche
  1. I₁/I₀ = 3,0×10⁻⁴ / 1,0×10⁻¹² = 3,0×10⁸.
  2. L₁ = 10 × log(3,0×10⁸) = 10 × 8,48 = 84,8 dB.

RéponseL₁ ≈ 85 dB (84,8 dB).

Q2En déduire la conséquence auditive à l'aide de l'échelle du document.Touche pour voir la correction

À retenir L'échelle du document indique : aucun risque jusqu'à 55 dB, fatigue de 55 à 75 dB, inconfort de 75 à 95 dB, niveau difficilement supportable de 95 à 115 dB, danger de perte irréversible au-delà (bornes lues à ± 2 dB).

Démarche
  1. 85 dB se situe dans la zone « inconfort » de l'échelle (de 75 à 95 dB).

RéponseUn niveau de 85 dB correspond à une sensation d'inconfort ; c'est aussi le seuil à partir duquel une protection est obligatoire.

Piège Les bornes de l'échelle sont lues sur la graduation (± 2 dB) ; 85 dB est loin de chaque borne, la conclusion ne dépend pas de cette lecture.

Q3Montrer que l'ouvrier perçoit un niveau L_total = 86 dB lorsque le collègue produit L₂ = 80 dB.Touche pour voir la correction

À retenir Les niveaux (échelle logarithmique) ne s'additionnent pas ; ce sont les intensités qui s'additionnent.

Démarche
  1. I₂ = I₀ × 10^(L₂/10) = 1,0×10⁻¹² × 10⁸ = 1,0×10⁻⁴ W·m⁻².
  2. I_total = I₁ + I₂ = 3,0×10⁻⁴ + 1,0×10⁻⁴ = 4,0×10⁻⁴ W·m⁻².
  3. L_total = 10 × log(4,0×10⁻⁴/1,0×10⁻¹²) = 10 × log(4,0×10⁸) = 86 dB.

RéponseL_total = 86 dB.

Vérification 10·log 4 = 6,0 dB de plus que 80 dB.

Q4Indiquer si un mode de protection est plus adapté que l'autre parmi ceux de la figure 1, pour un niveau reçu de 86 dB environ.Touche pour voir la correction

À retenir La protection est acceptable si le niveau perçu après atténuation est entre 65 et 80 dB.

Démarche
  1. Lecture de la figure 1 à 85 dB : casque ≈ 19 dB, bouchons ≈ 20 dB ; à 80 dB : les mêmes valeurs (≈ 19 et 20 dB).
  2. Niveau reçu : 86 dB (Q3). Niveau perçu avec le casque : 86 − 19 ≈ 67 dB ; avec les bouchons : 86 − 20 ≈ 66 dB.
  3. Les deux valeurs sont comprises entre 65 dB et 80 dB : les deux protections sont acceptables.

RéponseAucun mode n'est plus adapté qu'un autre dans ces conditions : les deux ramènent le niveau vers 66 dB, dans l'intervalle acceptable (65–80 dB).

Piège Lire la figure : les deux courbes sont presque confondues aux niveaux de 80 et 85 dB.

Q5Pour la seule machine d'usinage (L = 110 dB à d = 20 m, L' = L − 10·log(d'/d)), calculer la distance d' à laquelle L' < L_max = 85 dB et commenter.Touche pour voir la correction

À retenir On isole d' : L − 10·log(d'/d) < 85 revient à log(d'/d) > (L − 85)/10.

Démarche
  1. 10·log(d'/d) > 110 − 85 = 25, donc log(d'/d) > 2,5.
  2. d'/d > 10^2,5 ≈ 316.
  3. d' > 316 × 20 = 6,3×10³ m ≈ 6,3 km.

Réponsed' > 6,3 km : l'ouvrier devrait être à plus de 6 km de la machine, ce qui est irréaliste dans un atelier ; une protection individuelle est donc indispensable.

Piège La loi donnée (décroissance en 10·log(d'/d)) est un modèle simplifié de l'énoncé.

Q6En période de travail intensif, l'ouvrier est soumis à la machine de son poste (I₁), à l'outil du collègue (I₂) et à la machine d'usinage à 20 m (110 dB). Déterminer le mode de protection à utiliser.Touche pour voir la correction

À retenir On additionne les intensités, on calcule le niveau total reçu, puis l'atténuation nécessaire : niveau perçu = niveau reçu − atténuation, qui doit être entre 65 et 80 dB.

Démarche
  1. I₃ (110 dB) = 1,0×10⁻¹² × 10¹¹ = 0,10 W·m⁻².
  2. I_total = 3,0×10⁻⁴ + 1,0×10⁻⁴ + 0,10 ≈ 0,1004 W·m⁻² ; L_total = 10·log(1,004×10¹¹) ≈ 110 dB.
  3. L'atténuation nécessaire est comprise entre 110 − 80 = 30 dB et 110 − 65 = 45 dB.
  4. À 110 dB reçus, la figure 1 donne ≈ 35 dB pour le casque et ≈ 26 dB pour les bouchons.
  5. Avec le casque : 110 − 35 = 75 dB, compris entre 65 et 80 dB. Avec les bouchons : 110 − 26 = 84 dB > 80 dB (non acceptable).

RéponseLe casque serre-tête : il ramène le niveau perçu à ≈ 75 dB, alors que les bouchons laissent ≈ 84 dB.

Vérification La machine d'usinage domine : les deux autres sources n'ajoutent que 0,02 dB.

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