--- niveau: "4eme" chapitre: "01" titre: "QCM — Composition de l'atmosphère" type: "evaluation_formative" nombre_questions: 10 nombre_tips: 5 nombre_dragwords: 5 --- # QCM — Composition de l'atmosphère > *M. VERHILLE — Physique-Chimie · 4e* > *Coche la bonne réponse. Une seule réponse correcte par question.* --- ## Question 1 L'atmosphère terrestre est principalement composée de diazote et de dioxygène. Quelle est la proportion de dioxygène (O₂) dans l'air sec ? > **Tip** : Le dioxygène est indispensable à la respiration et à la combustion. Sa proportion est d'environ un cinquième de l'air. - ◻ A) 78 % - ✅ B) **21 %** - ◻ C) 0,04 % - ◻ D) 50 % > **Feedback bonne reponse** : "L'air sec contient environ 21 % de dioxygène, soit à peu près un cinquième. Ce gaz est indispensable à la respiration et aux combustions." > **Feedback mauvaise reponse A** : "78 %, c'est la proportion du diazote N₂, le gaz majoritaire. Le dioxygène ne représente qu'environ un cinquième de l'air : 21 %." > **Feedback mauvaise reponse C** : "0,04 %, c'est la proportion du dioxyde de carbone CO₂. Le dioxygène est bien plus abondant : environ 21 % de l'air sec." > **Feedback mauvaise reponse D** : "La moitié de l'air serait bien trop. L'air contient environ 4/5 de diazote et 1/5 de dioxygène, soit 21 % pour O₂." --- ## Question 2 ![Modèle illustratif d’une molécule de dioxygène O₂ : deux sphères rouges liées.](../_inbox/chimie/molecules-modeles/dioxygene-o2-modele.jpg) Le dioxygène et le diazote sont tous deux des molécules diatomiques. Quelle est la formule chimique du diazote ? > **Tip** : Le diazote est formé de deux atomes d'azote. L'azote a pour symbole N. - ◻ A) Na₂ - ◻ B) N - ✅ C) **N₂** - ◻ D) NO₂ > **Feedback bonne reponse** : "Le préfixe di- indique 2 atomes : le diazote est formé de 2 atomes d'azote (symbole N), d'où la formule N₂." > **Feedback mauvaise reponse A** : "Tu confonds les symboles : Na désigne le sodium. L'azote a pour symbole N, et le diazote est formé de 2 atomes d'azote : N₂." > **Feedback mauvaise reponse B** : "N désigne un seul atome d'azote. Le diazote est une molécule diatomique, formée de deux atomes liés : N₂." > **Feedback mauvaise reponse D** : "NO₂ contient aussi de l'oxygène : c'est le dioxyde d'azote, un polluant. Le diazote ne contient que de l'azote : N₂." --- ## Question 3 ![Carte schématique autour de Madagascar, de La Réunion et de Maurice : isobares numérotées de 1000 à 1025, dépression D au nord, anticyclone A au sud-est.](images/4e-qcm01-q03.svg) La pression atmosphérique est liée au poids de l’air situé au-dessus. Quelle est sa définition ? > **Tip** : Le poids est une force ; il faut le rapporter à la surface. - ◻ A) La température de l’air - ◻ B) La quantité de vapeur d’eau dans l’air - ✅ **C) La force exercée par l’air par unité de surface, exprimée en pascals ou en hectopascals** - ◻ D) La vitesse du vent > **Feedback bonne reponse** : "La pression est une force répartie sur une surface : p = F/S. Elle s'exprime en pascals (Pa) ou en hectopascals (hPa), avec 1 hPa = 100 Pa." > **Feedback mauvaise reponse A** : "La température indique à quel point l'air est chaud, en °C. La pression, elle, est une force exercée par unité de surface, exprimée en pascals." > **Feedback mauvaise reponse B** : "La quantité de vapeur d'eau décrit l'humidité de l'air. La pression atmosphérique est une force exercée par l'air par unité de surface : p = F/S." > **Feedback mauvaise reponse D** : "Le vent est un déplacement d'air, souvent lié aux différences de pression, mais une vitesse n'est pas une pression. La pression est une force par unité de surface." --- ## Question 4 Un anticyclone est une zone de haute pression. Quel temps lui est souvent associé ? - ✅ **A) Un temps stable ; des nuages bas ou du brouillard restent possibles** - ◻ B) Une tempête avec des vents très forts - ◻ C) Des orages violents - ◻ D) Une pluie abondante et durable > **Feedback bonne reponse** : "Dans un anticyclone, zone de haute pression, le temps est souvent stable. Cela ne signifie pas toujours un ciel dégagé : des nuages bas ou du brouillard sont possibles." > **Feedback mauvaise reponse B** : "Tempêtes et vents très forts sont plutôt liés aux dépressions, zones de basse pression. Sous un anticyclone, le temps est souvent stable." > **Feedback mauvaise reponse C** : "Les orages violents sont liés à un air instable qui monte. Un anticyclone, zone de haute pression, est au contraire associé à un temps souvent stable." > **Feedback mauvaise reponse D** : "Une pluie durable se rencontre plutôt dans une dépression, zone de basse pression. Un anticyclone, zone de haute pression, apporte souvent un temps stable." --- ## Question 5 ![Couches de l’atmosphère, de bas en haut : troposphère de 0 à environ 12 km, stratosphère jusqu’à 50 km avec la couche d’ozone, mésosphère jusqu’à 80 km, thermosphère.](images/4e-qcm01-q05.svg) On donne : la troposphère est la couche basse où se produit l’essentiel de la météo ; la stratosphère se trouve au-dessus. Où se forment habituellement nuages et pluies ? - ✅ **A) Dans la troposphère** - ◻ B) Dans la stratosphère - ◻ C) Dans la mésosphère - ◻ D) Dans la thermosphère > **Feedback bonne reponse** : "Le document l'indique : la troposphère est la couche basse où se produit l'essentiel de la météo. C'est là que se forment habituellement nuages et pluies." > **Feedback mauvaise reponse B** : "La stratosphère se trouve au-dessus de la troposphère ; elle contient la couche d'ozone. L'essentiel de la météo, nuages et pluies, se produit plus bas, dans la troposphère." > **Feedback mauvaise reponse C** : "La mésosphère, entre 50 et 80 km environ, est bien trop haute. Les nuages et les pluies se forment habituellement dans la couche basse : la troposphère." > **Feedback mauvaise reponse D** : "La thermosphère, au-dessus de 80 km, est beaucoup trop haute et l'air y est très raréfié. La météo se produit dans la couche basse : la troposphère." --- ## Question 6 Au-dessus d’un océan tropical chaud, l’eau s’évapore puis se condense dans les nuages, en transférant de l’énergie. Quel constituant de l’air participe directement à ce processus qui peut alimenter un cyclone ? > **Tip** : L’évaporation et la condensation sont des changements d’état de l’eau. - ◻ A) Le dioxygène O₂ - ◻ B) Le diazote N₂ - ✅ **C) La vapeur d’eau H₂O** - ◻ D) Le dioxyde d’azote NO₂ > **Feedback bonne reponse** : "L'eau de l'océan s'évapore, puis la vapeur d'eau se condense dans les nuages en libérant de l'énergie. C'est ce constituant qui peut alimenter le cyclone." > **Feedback mauvaise reponse A** : "Le dioxygène intervient dans la respiration et les combustions, mais il ne change pas d'état dans ce processus. C'est l'eau qui s'évapore, puis la vapeur d'eau qui se condense." > **Feedback mauvaise reponse B** : "Le diazote est le gaz majoritaire de l'air, mais il ne se condense pas dans les nuages. Seule la vapeur d'eau participe à ces changements d'état." > **Feedback mauvaise reponse D** : "Le dioxyde d'azote est un polluant présent en très faible quantité. Ce sont les changements d'état de l'eau qui transfèrent l'énergie : la vapeur d'eau." --- ## Question 7 La couche d'ozone, située dans la stratosphère, absorbe une partie des rayons ultraviolets (UV) du Soleil. Quelle est la formule de la molécule d'ozone ? > **Tip** : L'ozone est formé du même élément que le dioxygène (O₂), mais avec un atome de plus. - ◻ A) O₂ (dioxygène) - ◻ B) O (atome d'oxygène) - ✅ C) **O₃ (trioxygène)** - ◻ D) CO₂ (dioxyde de carbone) > **Feedback bonne reponse** : "L'ozone est une molécule formée de 3 atomes d'oxygène : O₃. Dans la stratosphère, il absorbe une partie des ultraviolets du Soleil." > **Feedback mauvaise reponse A** : "O₂ est le dioxygène, formé de 2 atomes d'oxygène, celui que nous respirons. L'ozone contient un atome d'oxygène de plus : O₃." > **Feedback mauvaise reponse B** : "O désigne un seul atome d'oxygène, pas une molécule. L'ozone est une molécule de 3 atomes d'oxygène : O₃." > **Feedback mauvaise reponse D** : "CO₂ contient du carbone : c'est le dioxyde de carbone, un gaz à effet de serre. L'ozone ne contient que de l'oxygène : O₃." --- ## Question 8 Dans un modèle moyen de la troposphère, la température baisse d’environ 6,5 °C par kilomètre d’altitude. Quel ordre de grandeur correspond à ce gradient thermique vertical moyen ? - ◻ A) 0,1 °C par 100 m - ✅ **B) 6 à 7 °C par 1 000 m** - ◻ C) 30 °C par 1 000 m - ◻ D) Aucune variation de température > **Feedback bonne reponse** : "6,5 °C par kilomètre, c'est bien 6 à 7 °C par 1 000 m, puisque 1 km = 1 000 m. C'est une moyenne : la situation réelle peut s'en écarter, notamment lors d'une inversion." > **Feedback mauvaise reponse A** : "Erreur de conversion : 0,1 °C par 100 m donne seulement 1 °C par 1 000 m. Or la baisse moyenne est de 6,5 °C par 1 000 m, soit environ 0,65 °C par 100 m." > **Feedback mauvaise reponse C** : "30 °C par 1 000 m serait environ 5 fois trop. L'énoncé donne environ 6,5 °C par kilomètre, soit 6 à 7 °C par 1 000 m." > **Feedback mauvaise reponse D** : "La température change bien avec l'altitude : dans la troposphère, elle baisse en moyenne d'environ 6,5 °C par kilomètre. Il fait plus frais au sommet des Pitons." --- ## Question 9 Au Piton des Neiges (environ 3 070 m), on étudie un air sec bien mélangé. Par rapport au niveau de la mer, que peut-on dire des proportions de N₂ et O₂ ? - ◻ A) La proportion de O₂ augmente fortement - ◻ B) Le diazote disparaît - ✅ **C) Elles restent approximativement les mêmes, tandis que la pression totale diminue** - ◻ D) Le dioxygène disparaît > **Feedback bonne reponse** : "Dans un air sec bien mélangé, on garde environ 78 % de N₂ et 21 % de O₂ en altitude. La pression plus faible signifie moins de molécules par litre, pas d'autres proportions." > **Feedback mauvaise reponse A** : "La proportion d'O₂ reste à peu près 21 %. Ce qui change en altitude, c'est la pression : il y a moins de molécules par litre, mais elles sont dans les mêmes proportions." > **Feedback mauvaise reponse B** : "Le diazote ne disparaît pas en altitude : il reste le gaz majoritaire de l'air, à environ 78 %. Seule la pression totale diminue." > **Feedback mauvaise reponse D** : "L'impression de manquer d'air en altitude vient de la baisse de pression : il y a moins de molécules par litre. Le dioxygène reste présent, à environ 21 % de l'air." --- ## Question 10 Quelle action agit directement sur une source d’émissions de CO₂ par combustion ? - ◻ A) Filtrer seulement l’air intérieur - ◻ B) Peindre les routes en blanc - ✅ **C) Réduire la combustion d’énergies fossiles, par exemple en limitant les déplacements motorisés** - ◻ D) Installer un filtre à particules sur un véhicule thermique > **Feedback bonne reponse** : "Moins brûler d'énergies fossiles, c'est agir à la source des émissions de CO₂. Une voiture électrique n'a pas de gaz d'échappement, mais ses pneus et ses freins émettent encore des particules." > **Feedback mauvaise reponse A** : "Filtrer l'air intérieur améliore l'air d'une pièce, mais ne change rien au CO₂ émis par les combustions. Pour agir à la source, il faut réduire ces combustions." > **Feedback mauvaise reponse B** : "Une route claire absorbe moins le rayonnement solaire, mais cela ne réduit pas les combustions. Le CO₂ émis reste le même : il faut agir à la source." > **Feedback mauvaise reponse D** : "Un filtre à particules retient des particules, mais pas le CO₂ produit par la combustion. Pour réduire le CO₂, il faut réduire la combustion d'énergies fossiles." --- # Tips — Aide-mémoire ## Tip 1 — Composition de l'atmosphère **À retenir** : Atmosphère = N₂ (78,08%) + O₂ (20,95%) + Ar (0,93%) + CO₂ (0,04%) + traces (Ne, He, CH₄, O₃...) + vapeur d'eau (variable). Les proportions relatives sont constantes dans toute la troposphère. **Piège à éviter** : La vapeur d'eau est variable (0 à 4%) selon l'humidité. Elle ne fait pas partie de la composition "sèche" de l'air. À La Réunion, l'air est très humide (80% d'humidité relative). --- ## Tip 2 — Structure de l'atmosphère **À retenir** : Troposphère (0-12 km) : météo, nuages, vie. Stratosphère (12-50 km) : couche d'ozone O₃. Mésosphère (50-80 km) : les météores (étoiles filantes) s'y consument. Thermosphère (>80 km) : aurores, satellites. Dans la troposphère : T diminue de 6-7°C/1000 m. **Piège à éviter** : La couche d'ozone est dans la STRATOSPHÈRE, pas dans la troposphère. Le gradient de température (refroidissement) est dans la TROPOSPHÈRE. --- ## Tip 3 — Pression atmosphérique et météo **À retenir** : Pression = poids de la colonne d'air. Au niveau de la mer : ~1013 hPa. Diminue avec l'altitude. Anticyclone (A sur les cartes françaises, H en anglais) : haute pression → air descend → beau temps. Dépression (D sur les cartes françaises, L en anglais) : basse pression → air monte → mauvais temps, pluies. **Piège à éviter** : L'anticyclone = BEAU temps (malgré le nom "anticyclone"). La dépression = MAUVAIS temps (et les cyclones sont des dépressions tropicales intenses). --- ## Tip 4 — Molécules de l'atmosphère **À retenir** : - N₂ : diazote (2 atomes N) — inerte, 78% - O₂ : dioxygène (2 atomes O) — respiration/combustion, 21% - O₃ : ozone (3 atomes O) — couche protectrice UV, stratosphère - CO₂ : dioxyde de carbone (1 C + 2 O) — GES, 0,04% - H₂O : vapeur d'eau (2 H + 1 O) — GES majeur, variable **Piège à éviter** : Ne pas confondre O₂ (dioxygène, ce qu'on respire), O₃ (ozone, couche protectrice), et O (atome d'oxygène, instable). --- ## Tip 5 — Pollution atmosphérique et solutions **À retenir** : Principaux polluants : CO₂ (GES), NOₓ (ozone troposphérique), particules fines (PM2.5 et PM10), SO₂ (pluies acides). Sources à La Réunion : centrales thermiques, transports, incinération. Solutions : ENR (solaire, hydraulique, géothermie), véhicules électriques, reforestation. **Piège à éviter** : La couche d'ozone UTILE est dans la stratosphère. L'ozone POLLUANT se forme dans la troposphère par réaction chimique avec les NOₓ. Ce sont deux problèmes distincts. --- # Drag the Words — Texte à trous ## Exercice 1 — Composition de l'atmosphère L'atmosphère terrestre est principalement composée de [[diazote]] (N₂, 78%) et de [[dioxygène]] (O₂, 21%). L'argon (Ar) représente environ [[0,93]]%. Le dioxyde de carbone (CO₂) ne représente que [[0,04]]% mais c'est un important gaz à [[effet de serre]]. L’air sec est un mélange [[homogène]] à l’échelle étudiée : ses espèces chimiques y sont bien réparties (l’argon est atomique). > **Feedback reussi** : "Parfait ! Tu maîtrises la composition de l'atmosphère et les proportions des principaux gaz." > **Feedback incomplet** : "Relis le Tip 1. N₂ = 78%, O₂ = 21%, Ar = 0,93%, CO₂ = 0,04%. L'air est un mélange homogène." --- ## Exercice 2 — Structure de l'atmosphère L'atmosphère est divisée en plusieurs couches. La [[troposphère]] (0 à 12 km) est la couche où se passe la [[météo]]. Dans le modèle moyen, la température y diminue de [[6]] à 7 °C par 1 000 m. La [[stratosphère]] (12 à 50 km) contient la couche d'[[ozone]] (O₃) qui protège des rayons [[ultraviolets]]. > **Feedback reussi** : "Bravo ! Tu connais la structure de l'atmosphère et le rôle de chaque couche." > **Feedback incomplet** : "Relis le Tip 2. Troposphère = météo, gradient T. Stratosphère = couche d'ozone. Ne pas confondre les deux." --- ## Exercice 3 — Météo et pression à La Réunion La pression atmosphérique au niveau de la mer est d'environ [[1013]] hPa. Une zone de haute pression s'appelle un [[anticyclone]] et apporte généralement du [[beau]] temps. Une zone de basse pression s'appelle une [[dépression]]. Les cyclones qui menacent La Réunion sont des dépressions [[tropicales]] ; le seuil de la catégorie cyclone tropical correspond à des vents moyens atteignant [[118]] km/h dans la classification utilisée dans le bassin. > **Feedback reussi** : "Excellent ! Tu fais le lien entre pression atmosphérique, météo et cyclones réunionnais." > **Feedback incomplet** : "Relis le Tip 3. Anticyclone = haute pression = beau temps. Dépression = basse pression = mauvais temps. Les classifications utilisent des seuils de vent moyen ; ne pas confondre vent moyen et rafale." --- ## Exercice 4 — Molécules de l'atmosphère Le diazote N₂ est formé de [[deux]] atomes d'[[azote]]. Le dioxygène O₂ est formé de deux atomes d'[[oxygène]]. L'ozone O₃ contient [[trois]] atomes d'oxygène et protège des UV dans la [[stratosphère]]. La molécule de CO₂ contient un atome de [[carbone]] et deux atomes d'oxygène. Elle contribue à l'[[effet de serre]]. > **Feedback reussi** : "Parfait ! Tu sais lire les formules moléculaires et associer les molécules à leurs rôles dans l'atmosphère." > **Feedback incomplet** : "Relis le Tip 4. N₂ = 2 azotes. O₂ = 2 oxygènes. O₃ = 3 oxygènes (ozone). CO₂ = 1 carbone + 2 oxygènes." --- ## Exercice 5 — Atmosphère et vie à La Réunion À La Réunion, l'atmosphère joue un rôle fondamental. La [[troposphère]] fournit l'O₂ pour la respiration et le [[CO₂]] pour la photosynthèse. La couche d'[[ozone]] protège la biodiversité exceptionnelle de l'île des UV. La forte [[humidité]] de l'air réunionnais (due à l'évaporation de l'océan Indien) alimente les [[pluies]] tropicales et les formations nuageuses qui rendent l'île si verte. En saison [[chaude]], les cyclones naissent au-dessus de l'océan surchauffé. > **Feedback reussi** : "Bravo ! Tu fais des liens entre la composition de l'atmosphère et les spécificités naturelles de La Réunion." > **Feedback incomplet** : "Relis les Questions 6 et 8. La troposphère = météo réunionnaise. Ozone = protection UV. Humidité = pluies et cyclones."