tp5 les marges passives - Le blog de M. Jalenques
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Thème 1 – La Terre dans l’univers, la vie et l’évolution du vivant : une planète habitée TP 2 : Les conditions physicochimiques du maintien de la vie sur Terre Capacités et attitudes Expérimenter, modéliser, recenser et extraire des informations afin de relier les particularités de la planète Terre à sa masse et à sa distance au Soleil et définir une zone d’habitabilité autour des étoiles Objectif de connaissances Les conditions physicochimiques qui règnent sur Terre permettent l’existence d’eau liquide et d’une atmosphère compatible avec la vie. Ces conditions peuvent exister sur d’autres planètes qui posséderaient des caractéristiques voisines sans pour autant que la présence de la vie y soit certaine. Quelles sont les conditions physicochimiques présentes à la surface de la Terre qui permettent le maintien de la vie sur notre planète ? Activité 1: Expliquer la présence d’eau liquide 1. 2. Rappeler les conditions physiques nécessaires à l’existence de l’état liquide de l’eau. Compléter le tableau suivant à l’aide du logiciel Planetes3D et de votre livre. Mercure Venus Terre Mars Distance au Soleil (en ua) Température moyenne de surface (en°C) 3. Tracer le graphe représentant la variation de la température moyenne de surface des planètes en fonction de leur distance au soleil. La puissance solaire ou l’énergie solaire reçue est exprimée en Watt/m2. On la mesure à la surface de la Terre grâce à la formule suivante : P = [m. K (T2-T1)] / t.S - m masse du corps échauffé en Kg - K est une constante de valeur 418 - T2= température finale et T1=température initiale - t est la durée de l’échauffement en secondes - S est la surface du corps exposé en m2 4. Emettre une hypothèse pour expliquer la température moyenne à la surface de la Terre. 5. Elaborer un protocole expérimental qui permet de démontrer, par modélisation, que la puissance solaire dépend de la distance au soleil. Matériel : Dispositif avec laiton noir, lampe, règle, balance, thermomètre, chronomètre 6. 7. 8. Enoncer les résultats de vos manipulations sous la forme d’un tableau. Réaliser le graphique de la variation de la puissance solaire reçue en fonction de la distance à la lampe. Analyser et conclure. Comparer les températures de surface de la Terre et de son satellite la Lune. Terre 1,4 x 103 +15 Energie solaire reçue au sol (Watts.m2) Températures de surface moyenne (°C) Lune 1,4 x 103 -17 9. Soulever un problème scientifique à partir de cette comparaison. 10. Formulez une hypothèse pour résoudre ce problème en vous appuyant sur les documents page 19 et du logiciel planetes3D. 11. Suivre le protocole expérimental suivant. Faire deux montages ( avec un bloc de laiton noir, avec du laiton noir avec cache en plastique transparent) Placer les montages dehors perpendiculairement au Soleil Mesurer l’échauffement des blocs de laiton exposés à la lumière pendant 10 minutes. Noter les T°C initiale, les températures finales de chaque bloc de laiton. 12. Expliquer les résultats obtenus. Activité 2: Expliquer la présence d’une atmosphère compatible avec la vie On appelle vitesse de libération (V lib), la vitesse minimale (en m/s) nécessaire pour permettre à un corps, quelle que soit sa taille, de quitter le champ d’attraction gravitationnel d’une planète. V lib d’un objet situé à une distance R du centre de la planète est donnée par la formule : [V lib] = √ (2 x M x G)/R M : Masse de la planète en Kg G : Constante 6,67.10-11 USI (Unité du Système International) R : Distance au centre de la planète en mètres 13. Calculer la vitesse de libération en Km/s d’un objet situé à la surface de la (2 points) : Vitesse de libération en Km/s Rayon des planètes en Km Masse en Kg Lune Mercure Mars Vénus Terre 1740 2439 3397 6052 6378 7,34 .1022 3,27.1023 6,37.1023 4,85.1024 5,97.1024 Tableau exprimant les vitesses de libération de 4 planètes et un satellite du système solaire 14. Tracer le graphique de l’évolution de vitesse de libération des planètes en fonction du rayon des planètes. 15. Conclure en établissant une relation entre ces 2 paramètres. Les molécules de l’atmosphère sont soumises à une agitation. On note [Vagi] la vitesse maximum d’agitation des molécules dans l’atmosphère. Voici quelques [Vagi] de molécules : [Vagi] O2 = 4,4 Km/s [Vagi] H2O = 5,8 Km/s 16. Expliquer : a) L’absence d’atmosphère sur Mercure et la Lune b) La présence d’une fine atmosphère sur Mars et épaisse sur Vénus et la Terre c) Le maintien de la vapeur d’eau et du dioxygène dans l’atmosphère terrestre. Activité 3 : Définir une zone d’habitabilité 17. Définir une zone d’habitabilité dans un système 18. Rechercher des planètes correspondant aux critères d’habitabilité ainsi définis.
