tp5 les marges passives - Le blog de M. Jalenques

TP 2 : Les conditions physicochimiques du maintien de la vie sur Terre
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. Rappeler les conditions physiques nécessaires à l’existence de l’état liquide de l’eau.
2. 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. Enoncer les résultats de vos manipulations sous la forme d’un tableau.
7. Réaliser le graphique de la variation de la puissance solaire reçue en fonction de la distance à la lampe. Analyser et conclure.
8. Comparer les températures de surface de la Terre et de son satellite la Lune.
Terre
Lune
Energie solaire reçue au sol (Watts.m2)
1,4 x 103
1,4 x 103
Températures de surface moyenne (°C)
+15
-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
Thème 1 – La Terre dans l’univers, la vie et l’évolution du vivant : une planète habitée
Capacités et attitudes
Objectif de connaissances
 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
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.

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) :
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.
Lune
Mercure
Mars
Vénus
Terre
Vitesse de libération en
Km/s
Rayon des planètes en
Km
1740
2439
3397
6052
6378
Masse en Kg
7,34 .1022
3,27.1023
6,37.1023
4,85.1024
5,97.1024