Séquence 6 - LeScientifique.fr

Séquence 6
Le soleil : une source
d’énergie essentielle
1
Séquence 6 – SN20
Sommaire
1. Le soleil, source d’énergie pour la biosphère
2. Le soleil, à l’origine de ressources énergétiques « fossiles »
3. Le soleil, à l’origine de ressources énergétiques renouvelables
4. Synthèse de la séquence
5. Exercices
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3
Séquence 6 – SN20
N
ous avons vu dans le cha
p
itre 1 de la séquence 3 que
l
es astres qui or
b
itent autour du soleil reçoivent des
r
ayonnements solaires et que la quantit
é
de rayonnements
r
eçue
p
ar chacun dé
p
end de sa distance au soleil
.
A
insi la Terre qui est situ
é
e
à
150 millions de kilom
è
-
t
res
d
u soleil reçoit en permanence une puissance
d
e 170 millions de
g
i
g
awatt (Gi
g
a si
g
nifie milliard =
10
9
)
. Sur les 170 millions de GW (gigawatts
)
reçus, la
T
erre en r
é
fl
é
chit 48 et en absorbe 122. Les rayonne-
m
ents solaires absorbés a
pp
ortent lumière et chaleur
à
la surface de la Terre.
Pour s’interroger
Que devient l’
é
nergie solaire
attei
g
nant la surface terrestre
?
Q
uelles actions l’
é
nergie solaire
e
xerce-t-e
ll
e sur Terre ?
Des questions
Pour se nourrir, pour assurer
l
eur croissance et
l
eur fonctionnement,
l
es
v
é
g
é
taux chlorophylliens n’ont besoin que de mati
è
res min
é
rales : eau,
sels minéraux, dioxyde de carbone, mais ils ne
p
euvent
p
roduire leur
mati
è
re qu’en pr
é
sence de lumi
è
re
é
mise par le soleil. Cette production de
mati
è
re d
é
pendante du soleil constitue la photosynth
è
se
.
Ce que nous savons
Communi
q
uer en utilisant les modes de représentation des sciences
exp
é
rimentales : repr
é
senter des informations sous forme d’un sch
é
m
a
À
partir des connaissances, compléter le schéma suivant pour présente
r
l
es besoins nutritifs des végétaux chlorophylliens
.
À com
p
léter
Activité 1Activité 1
Document 1Document 1
Comment se déroule la photosynthèse :
conversion de l’énergie solaire en matière
vivante ?
Quelle est l’importance de la photosynthèse
à l’échelle du végétal et de la biosphère ?
Comment se déroule la photosynthèse :
conversion de l’énergie solaire en matière
vivante ?
Quelle est l’importance de la photosynthèse
à l’échelle du végétal et de la biosphère ?
1
Le soleil, source d’énergie
pour la biosphère
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4
Séquence 6 – SN20
La conversion de l’énergie solaire en
matière vivante par photosynthèse
D
ans quelles conditions se d
é
roule la
p
hotosynth
è
se, quels sont les
p
roduits de la photosynth
è
se
?
1
. Les conditions de la photos
y
nthèse
R
aisonner : rechercher, extraire, organiser des donn
é
es en relation avec
l
e probl
è
me pos
é
P
ar la mise en relation
d
es
d
eux
d
ocuments, montrer que le soleil permet
une
p
roduction de mati
è
re
p
ar la
p
lante, d
é
terminer le lieu de cette
p
roduction et la nature de la mati
è
re
p
roduite
.
Ex
p
liquer l’intérêt du
p
rotocole ex
p
érimental. Que re
p
résente la masse
mes
u
rée ?
Ex
p
loiter les données du document 1 (avec des valeurs chiffrées)
p
ou
r
montrer la nécessité de l’énergie solaire dans la
p
roduction de matière
viv
a
nte
.
À
partir du document 2, définir les conditions de l’expérience (ce que
l’on mesure, quel est le paramètre variable
).
 À
p
artir du document 2, déduire le lieu de réalisation de la
p
hotosyn
-
thèse, et la nature de la matière
p
roduite
.
Mettre en relation l’ensemble des informations
,
notamment le lieu de la
p
hotosynthèse et l’ex
p
osition au soleil.
Aide
Un pied de P
é
largonium, dont la moiti
é
des feuilles ont
é
t
é
enferm
é
es
dans un cache noir, est placé au soleil pendant 10 heures.
À
l’aide d’un em
p
orte
p
ièce, on décou
p
e le même nombre de rondelles
dans les feuilles laiss
é
es au soleil et celles
p
lac
é
es
à
l’obscurit
é
. On a
également réalisé des rondelles témoins au temps 0 de l’expérience.
On
p
lace alors ces rondelles
à
l’
é
tuve
à
100°C jusqu’
à
d
é
shydratation
com
p
l
è
te.
On mesure ensuite la masse de matière sèche vé
g
étale obtenue. Les
résultats ci-après ont été obtenus avec 200 rondelles de chaque.
Tablea
u
des r
é
s
u
ltats :
Masse (en g)
Rondelles
t
émoin
s
0.1
5
Rondelles de feuille
p
lacées au solei
l
0
.2
1
Rondelles de feuille plac
é
es
à
l’obscurit
é
0
.1
5
AA
Activité 2Activité 2
Questions Questions
Document 2Document 2
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5
Séquence 6 – SN20
Feuille et synthès
e
Les Dory
p
hores (insectes coléo
p
tères) se nourrissent de feuilles de
p
ommes de terre,
à
l’
é
tat larvaire, comme
à
l’
é
tat adulte. Leur
p
rolificit
é
(= fécondité plus ou moins grande d’un être vivant ou d’une espèce
)
est
telle qu’en quelques semaines, ils
p
euvent d
é
vorer toutes les feuilles
d
’un cham
p
.
Les Pommes de terre forment des or
g
anes de réserves, les tubercules,
e
ssentiellement constit
ué
s d’amidon
.
Les donn
é
es ci-dessous
p
r
é
sentent les r
é
sultats de r
é
coltes de tubercules
obtenues par deux pieds de la même espèce cultivés dans des conditions
c
limatiques identiques. Des Doryphore ont mangé les feuilles de l’un des
p
ieds.
Sans
Doryphore
Avec
Doryphore
Nombre de t
u
berc
u
le
s
30
3
0
Taille mo
y
enne en m
m
1
00
20
M
asse moyenne en
g
1
00
20
Dans quelles conditions se déroule cette synthèse dépendante
de la lumière ?
Raisonner : rechercher, extraire, or
g
aniser des données en relation avec
le problème posé. Communiquer en utilisant les modes de représentation
d
es sciences exp
é
rimentales : repr
é
senter des informations sous forme
d
’un tableau
 Concevoir un
p
rotocole ex
pé
rimental
p
our d
é
terminer toutes les
conditions n
é
cessaires
à
la r
é
alisation de la
p
hotosynth
è
se.
L
a réponse est à présenter dans le tableau proposé.
D
ans une expérience ; on précise ce que l’on mesure, dans quelles
c
onditions, et on ne fait varier qu’un seul facteur
à
la fois
.
À
p
artir des connaissances et de la question
p
récédente,
p
ro
p
oser une
é
quation chimique simple de la photosynthèse à partir des formules
ch
imiques suivantes :
C
O
2
,
H
2
O,
O
2
,
C
6
H
12
O
6
(
= glucose= un élément de l’amidon, qui est
u
n assemblage de plusieurs glucoses
)
Document 3Document 3
À retenir
La s
y
nthèse de matière organique
p
ar exem
p
le l’amidon = glucide,
se d
é
roule dans les feuilles
chlorophylliennes des v
é
g
é
taux,
ex
p
osées à la lumière à
p
artir de
l’énergie solaire. Cette s
y
nthèse
qui d
é
pend de la lumi
è
re se
nomme la photosynth
è
se
.
À retenir
Activité 3Activité 3
Questions Questions
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6
Séquence 6 – SN20
Matériel à disposition :
– feuille de
pé
largonium vert ;
– feuille de
pé
largonium avec des
p
arties non chloro
p
hylliennes
;
– enceinte pouvant créer une atmosphère dépourvue de CO
2
;
– cac
h
e noir ;
– lam
p
e
;
– dispositif permettant de décolorer les feuilles (elles deviennent
b
lanches) de façon à visualiser les réactions avec le réactif coloré
;
– r
é
actif color
é
e = lugol, qui r
é
agit en
p
r
é
sence d’amidon,
p
ar une
co
l
oration vio
l
ette
.
Dispositif
expérimental
Test à l’eau iodée
pour montrer la …
Résultats
Interprétations
L
e soleil
p
ermet la
p
hotosynthèse
:
–
La lumi
è
re solaire est convertie en
é
nergie chimique utilisable pour
p
roduire de la mati
è
re organique, dans les parties chlorophylliennes des
v
é
g
étaux.
–
La
p
roduction des molécules organiques (constituées d’au moins
d
’atomes de carbone, d’oxygène et d’hydrogène) s’effectue à
p
artir de
m
ol
é
cules de dioxyde carbone et d’eau
.
L
a photosynthèse permet la synthèse (= fabrication
)
de nombreuses
m
olécules organiques différentes (glucides, protéines, lipides
)
, en utilisant
a
ussi les éléments minéraux du sol (phosphore, l’azote…
)
(Voir exercice
).
L
a
p
hotosynthèse est la
p
roduction de molécules organiques, à
p
artir de
m
atière minérale, grâce à l’énergie solaire. Cette
p
roduction s’accom
p
agne
d
’un rejet de dioxyg
è
ne
.
e
au + mol
é
cules min
é
rales mol
é
cules organiques + dioxyg
è
ne
H
2
O
+ C
O
2
+
(N, P, ….
)
C, H,
O
, N… +
O
2
À retenir
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