CAP SUJET POURQUOI SALE-T-ON LES ROUTES EN HIVER? Informations destinées au candidat

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1 CAP Épreuve de SCIENCES PHYSIQUES Durée : 30 minutes Centre d examen : LP Jean Moulin Béziers Date de l évaluation... /... /... NOM et Prénom du CANDIDAT... Diplôme préparé :... SUJET POURQUOI SALE-T-ON LES ROUTES EN HIVER? Informations destinées au candidat - Dans la suite du document, les symboles suivants signifient : Appeler l examinateur afin de répondre aux attendus précisés dans le sujet. Consulter la ressource documentaire précisée dans le sujet. - L examinateur intervient à la demande du candidat ou quand il le juge utile. - Les appels permettent à l examinateur d évaluer le candidat. Il convient donc de les respecter scrupuleusement. - Pour établir la note finale sur 10, il sera consacré : - 7 points sur 10 à l évaluation des capacités expérimentales et d analyse du candidat; - 3 points sur 10 au compte rendu. - La clarté des raisonnements, la qualité de la rédaction et de la communication orale interviendront dans l appréciation de la prestation du candidat. - L usage des calculatrices électroniques est autorisé. 1

2 Présentation du contexte de l expérimentation Cet hiver, les températures ont parfois été bien froides Samia, qui habite dans le sud, dit : «Il a fait plusieurs fois des températures négatives, l eau était gelée. Il était dangereux de sortir en voiture» Son amie Laure, habitant en montagne, lui répond : «Chez nous, nous mettons du sel sur les routes : même s il fait très froid, l eau sur les routes ne gèle pas». Reformulation du contexte : D après les affirmations de Laure, quel est le rôle du sel mélangé à l eau? A. Analyse de la situation : A.1. Quand il fait froid, l eau se transforme en glace : comment s appelle ce changement d état? A.2. Selon vous, à quelle température 1 se fait ce changement d état? A3. Vous disposez du matériel suivant : Mini-congélateur et son alimentation 12 V, eau distillée, sel, balance, bécher, sondes thermométriques, système d acquisition (interface et ordinateur) Proposer une ou des expériences permettant de confirmer vos réponses aux questions précédentes : Appel n 1 : Appeler le professeur pour lui montrer vos réponses et lui expliquer le protocole choisi. 2

3 B. Manipulations : Vous allez étudier la solidification de l eau pure (eau distillée) et de l eau salée. B.1. Montage Appel n 2 : Faire vérifier le montage puis, devant le professeur, effectuer la manipulation suivante : B.2. Paramétrage du système d acquisition Consulter le document annexe : paramétrage de l acquisition. Le paramétrage permet de mesurer la température dans l enceinte de congélation pendant 8 minutes, avec 300 mesures. La courbe température en fonction du temps sera tracée automatiquement. B.3. Mesures avec l eau pure Attention : pendant l expérience, faire tourner la couronne de l agitateur pour homogénéiser la température du milieu. Quand la glace commence à se former, l agitation devient plus difficile. Ne pas forcer, mais arrêter l agitation. Mettre l alimentation sous tension et au même moment déclencher l acquisition. Nommer l expérience «eau pure». Laisser poursuivre l acquisition pendant les 8 minutes, en remuant tant que la glace ne prend pas. Arrêter l acquisition et couper l alimentation du mini-congélateur. Appel n 3 : faire vérifier la courbe par l examinateur qui l imprimera. 3

4 B.4. Mesures avec l eau salée Remplir le réservoir du mini-congélateur avec l eau salée. Préparer une nouvelle acquisition avec les mêmes paramétrages. Mettre l alimentation sous tension et au même moment déclencher l acquisition. Nommer l expérience «eau salée». Laisser poursuivre l acquisition pendant les 8 minutes, en remuant tant que la glace ne prend pas. Arrêter l acquisition et couper l alimentation du mini-congélateur. Appel n 4 : faire vérifier la courbe par l examinateur qui l imprimera. C. Interprétation : C.1. Sur la courbe obtenue avec l eau pure, indiquer les zones où l eau pure est : - liquide - mélange liquide + solide - solide Consulter le document annexe : annoter un graphique C. 2. À l aide des courbes précédentes et de vos connaissances, répondez aux questions suivantes (cocher la bonne réponse) : Le changement d état d un corps pur (comme l eau pure) se fait à Le changement d état d un mélange se fait à température constante température variable température constante température variable Lors de la descente en température et de la solidification de l eau, celle-ci prend de la chaleur à l enceinte frigorifique donne de la chaleur à l enceinte frigorifique Quelle est l unité de la quantité de chaleur échangée? C. 3. CONCLUSION : Répondre au problème posé en argumentant vos réponses : En quoi mettre du sel sur les routes empêche-t-il la formation du gel? Si la température est de 10 C, le mélange eau + sel sera-t-il encore liquide ou aura-t-il gelé? Ranger votre poste de travail comme il était lorsque vous avez commencé. Appel n 5 : Faire vérifier le rangement et remettre votre copie à l examinateur. 4

5 CAP Épreuve de SCIENCES PHYSIQUES Durée : 30 minutes Centre d examen : LP Jean Moulin Date de l évaluation... /... /... NOM et Prénom du CANDIDAT... Diplôme préparé :... Grille chronologique d évaluation pendant l épreuve Appels Questions Compétences Attendus (a) reformulation S approprier - Le sel mélangé à l eau évite qu elle ne gèle. A.1 S approprier - le nom de solidification est donné A.2 S approprier - la réponse est correcte (0 C) n 1 S approprier - la problématique est comprise A.3 Analyser Communiquer - le protocole choisi permet de vérifier que l eau gèle à 0 C et que l eau salée gèle à une température inférieure - Écrit l expression écrite est de qualité (explications, vocabulaire utilisé) - Oral - les explications explicitent les traces écrites B.1 Réaliser - le dispositif expérimental est correctement mis en place n 2 B.2 Réaliser - le paramétrage est correctement effectué B.3 Réaliser - l acquisition est faite correctement, avec agitation de l eau au début. n 3 B.3 Réaliser - la courbe est correcte n 4 B.4 Réaliser n 5 Fin Réaliser - l eau salée remplace l eau - l acquisition est faite correctement - la courbe est correcte. - Le poste de travail est correctement rangé. Colonne (a) : appréciation du niveau d acquisition 2: conforme aux attendus 1 : partiellement conforme aux attendus 0 : non conforme aux attendus 5

6 CERTIFICATION INTERMÉDIAIRE BEP Épreuve de SCIENCES PHYSIQUES Durée : 30 minutes Centre d examen : LP Jena Moulin Date de l évaluation... /... /... NOM et Prénom du CANDIDAT... Diplôme préparé :... Grille nationale d évaluation adaptée à l épreuve et au sujet Compétences Aptitudes à vérifier Questions S approprier Analyser Réaliser Valider - rechercher, extraire et organiser l information utile, - comprendre la problématique du travail à réaliser, - montrer qu il connaît le vocabulaire, les symboles, les grandeurs, les unités mises en œuvre. - analyser la situation avant de réaliser une expérience, - analyser la situation avant de résoudre un problème,* - formuler une hypothèse, - choisir un protocole ou le matériel / dispositif expérimental. - organiser son poste de travail, - mettre en œuvre un protocole expérimental, - mettre en œuvre une ou plusieurs grandeurs et relations entre elles, - utiliser le matériel choisi ou mis à sa disposition, - manipuler avec assurance dans le respect des règles élémentaires de sécurité. - exploiter et interpréter des observations, des mesures, - vérifier les résultats obtenus, - valider ou infirmer une information, une hypothèse, une propriété, une loi reformulation A.2 A.3 C.2 (b) (c) Aide à la traduction chiffrée /2 A.3 / 0,5 B.1 B.2 B.3 B.4 C.2 C.3 / 3 / 1,5 / 7 A.3 Communiquer - rendre compte d observations et des résultats des travaux réalisés, - présenter, formuler une conclusion, expliquer, représenter, argumenter, commenter. C.1 C.3 (Q1) / 3 /3 C.3 (Q2) NOTE / 10 6

7 ANNEXE : PARAMÉTRAGE DE L ACQUISITION SONDE THERMOMÉTRIQUE Paramétrage de l acquisition Lancer l atelier scientifique LP en cliquant sur l icône. Choisir atelier scientifique généraliste, puis valider en cliquant sur OK. A l aide de la souris, faire glisser l icône de la sonde de température sur l axe des ordonnées. A l aide de la souris, faire glisser l icône du chronomètre sur l axe des abscisses. La sonde de température est normalement paramétrée pour les mesures comprises entre - 20 C et 120 C ; choisir 20 comme température Max. Cliquer sur l icône chronomètre, le menu cidessous apparaît. Choisir 8 minutes pour la durée d acquisition, et 300 points de mesure On peut vérifier le bon fonctionnement de la sonde de température en cliquant sur mesure. On s assure que le chronomètre est prêt à lancer en cliquant sur mesure. Le graphique sera gradué en secondes ou kilo secondes. 7

8 Exécution du TP Lancer l acquisition en cliquant sur le bouton vert «lancer l acquisition». Donner un nom à votre expérience. Le titre «eau pure» suivi du n de poste, ici par exemple le poste 3 donnera : «eau pure 3» Fermer l interrupteur pour mettre en marche le mini-congélateur, et en même temps Cliquer sur Lancer L acquisition débute. A la fin, stopper l acquisition en cliquant sur la croix rouge. Arrêter le minicongélateur ; (faire imprimer la courbe par l examinateur). 8

9 Pour annoter un graphique: cliquer sur Outil Annotation Titre du graphique Ecrire un commentaire ou un compte rendu Ecrire le texte, cliquer sur insérer puis choisir le point d attache et cliquer 9