Pondichéry

1. Alimentation et environnement (3 points)

   - Comment mesure t-on l'acidité d'une eau ? A partir du document ci-dessus, quelle est l'eau la plus acide ? la plus basique ? Justifier.
   - Indiquer le nom des ions Ca²⁺ et Mg²⁺. Parmi les eaux citées, quelle est celle qui contient ces ions en plus grande quantité ? Comment peut-on la qualifier ? Citer deux conséquences de cette caractéristique.
   - L'eau de St Yorre est une eau fortement carbonatée : elle contient l'ion hydrogénocarbonate HCO₃^- en grande quantité. Quelle est la concentration en g/ L en ion hydrogénocarnonate de l'eau de St Yorre ?

2. Physique et chimie dans la cuisine : mélanger de l'huile et de l'eau

   - Un corps gras tel que l'huile est-il miscible à l'eau ? Justifier à partir du document. Comment nomme t-on le mélange ainsi réalisé ?
   - Quels sont les ingrédients indispensables pour réaliser une mayonnaise ?
   - Le jaune d'oeuf est constitué pour la moitié environ d'eau et d'un lipide, la lécithine. Quel nom donne t-on à ce type de molécules ? Schématiser une molécule de lécithine et annoter le schéma.
   - Pourqoui " l'eau du jaune d'oeuf et l'huile restent-elles mélangées dans la mayonnaise" ? Illustrer votre réponse à l'aide d'un schéma.
   - Il est difficile de nettoyer correctement un récipient ayant contenu de la mayonnaise avec de l'eau pure. Pourquoi ? Que faut-il ajouter à l'eau pour obtenir un récipient parfaitement propre ? Justifier.

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   corrigé

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   On mesure l'acidité d'une eau à l'aide d'un pHmètre

Amérique du Nord :

L'oeil myope (3 pts)

Le cristallin se comporte comme une lentille convergente. Pour modéliser un oeil vous disposer de quatre lentilles représentées ci-dessous :

1. Classer les lentilles par catégorie.
   - Laquelle est la plus convergente ? Justifier.
2. Un oeil myope se caractérise par la formation d'une image en avant de la rétine. Reproduire le schéma 2, puis tracer la marche des rayons lumineux dans l'oeil myope.

   - L'oeil myope est-il plus convergent, moins convergent que l'oeil normal ?

3. Pour corriger cet oeil myope, l'ophtalmologiste prescrit une lentille notée "-5 d".
   - Quelle information apporte le signe moins ?
   - Quelle grandeur physique est associée à la valeur 5 ?
   - Quelle unité représente la lettre grecque "d" ?

Variations d'une mayonnaise : 7 points

Document 1 : les émulsions sont des sources inépuisables de découvertes cyulinaires. Au fil des mois nous avons considérés plusieurs types d'émulsions. La vedette est évidemment tenue par la mayonnaise. Elle s'obtient par dispersion, dans l'eau, de gouttelettes d'huile stabilisée par les protéines du jaune d'oeuf.

Première variation : la mayonnaise sans jaune d'oeuf que l'on confectionne comme la mayonnaise classique, mais on remplace le jaune par le blanc. En effet le blanc est constitué par 90% d'eau et 10% de protéines, qui ont les mêmes propriétés tensioactives que les protéines du jaune. En pratique le procédé est exactement le même que la mayonnaise habituelle : dans un bol on ajoute progressivement l'huile et un blanc d'oeuf en fouettant. Au début le blanc mousse, lmais, progressivement, l'huile divisée en gouttelettes de plus en plus petites sous l'action du fouet, remplace l'air qui se trouve dans les bulles. Comme les bulles d'air, les gouttelettes d'huile sont stabilisées par les protéines du blanc d'oeuf, car ces dernières sont déroulées par le cisaillement du fouet, de sorte que leurs parties hydrophobes viennent en contact avec l'huile, les parties hydrophiles des protéines restant dans l'eau.

Deuxième variation : la mayonnaise sans oeuf que l'on obtient à partir d'un peu d'eau chauffée, d'une demi feuille de gélatine que l'on dissout, et l'huile que l'on introduit en fouettant, tout comme on fouette une mayonnaise. Dans un premier temps une émulsion blanche apparaît, les protéines apportées par la gélatine venant se placer à l'interface de l'eau et de l'huile autour de chaque gouttelette. Puis, quand cette émulsion repose et refroidit, elle géligie parce que les molécules de gélatine ont tendance à s'associer par leurs extrémités et à former un réseau au sein duquel l'émulsion est piégée.

Document 2 : Le principe de la mayonnaise à la gélatine est le suivant : nous avons formé une émulsion qui s'est transformée en gel " physique", c'est à dire un gel qui se défait quand on le chauffe, et de rétablit en se refroidissant.

1. Quand on fouette de l'eau et de l'huile dans un bol, on obtient un mélange instable. Comment le nomme t-on ?
   - Si on laisse reposer plusieurs minutes le mélange précédent, qu'observe t-on ? Pourquoi ?
   - Avec l'eau et l'huile, il faut un autre constituant pour assurer la stabilité d'une mayonnaise. Retrouver dans le document 1 deux exemples de constituants qui assurent cette stabilité.
   - A quel type de composés appartiennent-ils ?
2. En utilisant le document 1 retrouver la composition du blanc d'oeuf.
   - Déterminer dans la "mayonnaise sans jaune d'oeuf ", quel ingréduient contient l'eau ; quel est le lipide utilisé ?
3. Une molécule de composé tensioactif posséde une partie hydrophile et une partie hydrophobe. Expliquer ces deux termes.
   - On représente la molécule de tensioactif par le schéma suivant, le recopier en indiquant la partie hydrophile et la partie hydrophobe. -------------------O
4. Dans la première variation, les protéines sont enroulées, quelle opération assure leur déroulement ?
5. Le bol utilisé pour préparer la mayonnaise doit être lavé après usage. Une molécule tensioactive doit intervenir dans cette opération. Dans quel substance est-elle contenue ?
6. Dans le document 2 on lit ... " un gel physique, c'est à dire un gel qui se défait quand on le chauffe"... On transpose la phrase à un glaçon qui subit une transformation physique.
   - Quel verbe utilise-t-on à la place de " se défait" ?
   - Recopier la phrase en la complétant : " c'est à dire un glaçon qui ..... quand on le chauffe".
   - Nommer cette transformation physique.

France :

Les incroyables avancées de l'ophtalmologie

Document 1

II y a cinquante ans, personne n'imaginait qu'on opèrerait un jour l'œil pour corriger une myopie tellement cet organe semblait petit et fragile. Et pourtant, grâce à l'étonnante technique du "lasik" (Laser Assisted In situ Keratomileusis), l'intervention s'est aujourd'hui banalisée. Ce qui ne l'empêche pas d'être impressionnante ! [...]

Apparu en 1994, le lasik corrige la plupart des défauts visuels : myopie, mais aussi astigmatisme, hypermétropie et, depuis peu, la presbytie. [...]

Prenons la myopie : dans ce cas, l'œil est trop long et l'image de l'objet regardé se forme donc en avant de la rétine, d'où une vision floue. Eh bien, l'intervention réussit à aplanir la cornée.

1. Un œil myope voit flou les objets éloignés mais net les objets proches. Compléter sur le schéma ci dessous, la marche des deux rayons issus d'un point objet à l'infini et pénétrant dans un œil myope. Sur quelle partie du globe oculaire se serait formée l'image de ce même point objet, si l'œil avait été normal ?
2. "L'intervention réussit à aplanir la cornée". Quelle conséquence cette intervention a-t-elle sur la vergence de l'ensemble cornée + cristallin ?
3. Après avoir précisé ce que sont : le punctum proximum (PP) et le punctum remotum (PR), placer sur le schéma présenté ci-dessois le PP et le PR d'un œil myope en s'aidant des PP et PR d'un œil normal.
4. L'hypermétropie est un autre défaut de l'œil dû à une anomalie héréditaire. On dit de l'œil hypermétrope qu'il est trop court. Contrairement à l'œil myope, l'œil hypermétrope voit bien de loin mais mal de près. Dans ce cas, où se forme, par rapport à la rétine, l'image d'un objet proche ?
   - L'œil hypermétrope est-il trop convergent, normalement convergent ou pas assez convergent ?
5. Toutes les personnes atteintes de troubles de la vision n'ont pas recours à l'opération. Elles portent alors des verres correcteurs pour pallier leur mauvaise vue. Préciser la nature (convergente ou divergente) des verres correcteurs prescrits par un ophtalmologiste pour corriger :- un patient myope, - un patient hypermétrope.
6. Indiquer parmi les propositions a, b, c, d suivantes, celle(s) qui correspond(ent) à une prescription possible pour un patient atteint de myopie à l'œil gauche. Justifier.

   a	b	c	d
   Oeil droit : +3 d Oeil gauche : -2,5 d	Oeil droit : +3 d Oeil gauche : +2,5 d	Oeil droit : -3 d Oeil gauche : -2,5 d	Oeil droit : -3 d Oeil gauche : +2,5 d

7. La presbytie est un défaut de l'œil qui apparaît principalement entre 45 et 50 ans. On dit souvent des presbytes qu'ils n'ont pas les bras assez longs pour lire leur journal. A quoi est due la presbytie ?
   - Quelle vision est altérée : celle des objets proches ou celle des objets éloignés ? Justifier.

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corrigé

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L'œil myope est trop long.

Les rayons issus d'un point objet à l'infini convergent en avant de la rétine de l'œil myope.

Pour un oeil normal, l'image du point objet situé à l'infini se forme sur rétine ( foyer image de l'ensemble {cornée + cristallin}).

L'œil myope étant trop convergent, l'intervention avec le laser diminue la vergence de l'ensemble {cornée + cristallin}

Le PP, ponctum proximum, d'un œil est le point le plus proche sur lequel l'œil peut accomoder.

Pour un œil myope, l'image d'un objet très proche de l'oeil se forme sur la rétine. Le PP est plus proche de l'œil que pour un oeil normal.

Le PR, ponctum remotum d'un œil est le point objet le plus éloigné vu par cet œil au repos, sans accomodation.

Le PR d'un œil myope est plus proche de l'œil que celui d'un œil normal.

L'œil hypermétrope est trop court : l'image d'un objet proche se forme derrière la rétine. On dit encore que cet oeil n'est pas assez convergent.

La correction d'un oeil myope, trop convergent, nécessite des lentilles divergentes ( vergence négative).

La correction d'un oeil hypermétrope, pas assez convergent, nécessite des lentilles convergentes ( vergence positive).

seules les propositions a et c correspondent à la correction d'un oeil gauche myope.

La presbytie est due à un relâchement des muscles de l'accommodation ; le cristallin devient plus rigide et ne peut plus accommoder suffisamment : les objets proches ne sont pas vu nettement, mais restent flous.

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LiBan

Les conserves : aujourd'hui pratiquement toute notre alimentation existe en version "conserve". En France nous en consommons 50 kg par personne et par an.

Les principes de l'appertisation ou stérilisation :

Pour que les conserves soient sans risques, il est impératif de respecter un certain nombre de principes de fabrication :

- Une fraicheur absolue : elle est de rêgle pour les produis destinés à être mis en conserve. Très souvent, les usines sont installées sur les lieux mêmes de production. De la production à la mise en boite, il ne se passe à peine quelques heures. Aussi les conserves sont-elles souvent plus riches envitamines que les légumes frais, vendus deux ou trois jours après leur récolte.

- La préparation : une fois lavé, trié, épluché, préparé, cuisiné, le produit à stéréliser est conditionné, le plus souvent dans une boite métallique ; les légumes sont recouverts d'eau salée, les fruits de sirop,les poissons d'huile, de marinade ou de sauce.... Aucun conservateur n'est ajouté. Enfin, pour éviter l'oxydation de la vitamine C, une "désaération" du contenant peut être effectuée avant fermeture.

- Le traitement thermique : il détruit la totalité des microorganismes, levures, moisissures, bactéries susceptibles de se développer dans les aliments. Inconvénient : au passage, ces derniers peuvent y perdre en qualités organoleptiques (gôut, consistance, apparence) ainsi qu'en vitamines. C'est pourquoi il est important de trouver la durée et la température de stérilisisation optimales pour chaque aliment.( extrait du hors série 60 millions de consommateurs n°101)

1. Pourquoi au bout de trois jours après sa récolte, la fraicheur d'un légume est-elle altérée ?
   Retrouver dans le texte, deux procédés permettant au cours de appertisation, de se protéger des facteurs responsables de l'altération des aliments. Justifier.
   Quelle étape de l'appertisation permet de conserver des aliments pendant des années à température ambiante sans utiliser de conservateur ?
2. D'autre modes de conservation des aliments utilisent des additifs. L'emploi d'un additif par un industriel répond toujours à un besoin technologique précis. Quel type de composés peut-on utiliser pour ralentir le rancissement des matières grasses ?

Chimie et lavage :

document 1 : c'est au milieu du premier siècle que commencent réellement à être employé le mot savon. Le Gaulois se servaient déja du produit, essentiellement pour les cheveux. Ils combinaient les restes de différentes graisses avec des cendres de bois. Au IV^ème siècle, le savon obtenu à partir de la potasse et de suif était mou. Plus tard apparu le savon composé d'huile d'olive et de soude ( savon dur) que nous devons probablement aux chimistes arabes. Quant au savon de Marseille il ne date que du XIV^ème siècle. Son secret de fabrication était jalousement gardé et n'était transmis que de père en fils.

En 1790, Nicolas Leblanc démontra que la soude nécessaire à la fabrication du savon pouvait être obtenue à partir du sel. Jusqu'ici elle nécessitait de brûler les plantes chargés de carbonate de sodium. Sa découverte permis l'industrialisation massive du savon qui se rendit peu à peu populaire. Hors série science et avenir avril 1995.

1. En vous aidant des documents 1 et 2, donner la famille de réactifs qui a toujours été, au fil des siècles, à la base de la fabrication du savon.
2. En utilisant le document 1, donner le composé qui a permis la fabrication de la soude à partir du 18^è siècle.
3. En vous aidant du schéma du document 2, donner le nom de la réaction chimique qui conduit à la fabrication d'un savon.
4. Quelle est le rôle de l'eau salée dans la centrifugeuse, schématisé sur le document 2, lors de la fabrication du savon ?
5. Une huile contient environ 50 % en masse d'oléine. Sachant que 100 g d'oléine sont nécessaires pour obtenir 109 g de savon, calculer la masse d'huile que l'on utilise pour fabriquer une savonnette de 218 g.

Document 3.

Bien qu'ils soient tous des tensioactifs, chaque détergent a des propriétés spécifiques. On les regroupe donc dans deux grandes catégories selon la nature du groupement hydrophile : les ioniques et les non-ioniques. Parmi les détergents ioniques on distingue trois types de tensioactifs :
- Les anioniques sontr très largement utilisés, essentiellement pour leur propriétés lavantes.

- Les cationiques présentent de faibles propriétés moussantes et détergentes.

- Les amphotères dont la particularité est de pouvoir se dissocier en un anion et un cation selon le pH du milieu. Ils sont surtout utilisés pour atténuer les défauts des deux premiers. Hors série Scineces et Avenir avril 1995.

document 4

1. Pourquoi une eau est-elle dure ?
2. Comment réagit un savon dans une eau dure ?
   - Le tableau du document 4 indique le nombre de doses de lessive à utiliser suivant la dureté d'une eau de lavage. Commenter ce tableau.
3. L'ion laurysulfate entre dans la constitution d'un tensioactif A utilisé dans les shampoings. Il a pour formule :

   - Définir le terme hydrophile.
   - En vous aidant du document 3 et de la formule chimique donnée ci-dessus, indiquer à quel type de tensioactif est associé A. Justifier.