L'expérience du saule, refaite au propre

Exercice supplémentaire · niveau 2 · enseignement scientifique (première), chapitre 6 — De la conversion biologique de l'énergie solaire par la photosynthèse à l'énergie nécessaire à tous les êtres vivants

Énoncé

Van Helmont plante un saule de $2, 3$ kg dans $90$ kg de terre sèche. Cinq ans plus tard, l'arbre pèse $77$ kg et la terre $89, 94$ kg. 1. Quelle masse l'arbre a-t-il gagnée ? Quelle masse la terre a-t-elle perdue ? 2. Van Helmont conclut que l'arbre s'est fait avec l'eau d'arrosage. Que manque-t-il à son raisonnement ? 3. Sachant qu'un végétal sec contient environ $45 %$ de carbone en masse et que le bois frais contient environ la moitié d'eau, estimer la masse de carbone fixée. 4. D'où vient ce carbone ? Quelle masse de $CO X_{2}$ cela représente-t-il ( $M (CO X_{2}) = 44$ , $M (C) = 12$ g $\cdot$ mol $^{- 1}$ ) ?

Corrigé

1. L'arbre a gagné $77 - 2, 3 = 74, 7$ kg. La terre a perdu $90 - 89, 94 = 0, 06$ kg, soit $60$ g. Le déséquilibre est écrasant : la terre ne peut pas être la source de la matière.

2. Il lui manque un troisième réactif possible. Van Helmont n'envisage que deux sources, le sol et l'eau ; ayant éliminé le sol, il conclut à l'eau. Le raisonnement serait valide si la liste des possibilités était complète — or il ignore que l'air contient du dioxyde de carbone assimilable. C'est l'erreur logique la plus fréquente en sciences : conclure par élimination sur une liste incomplète.

3. Masse sèche $\approx 77/2 \approx 38, 5$ kg. Carbone : $0, 45 \times 38, 5 \approx 17$ kg.

4. De l'air, sous forme de $CO X_{2}$ . Une mole de $CO X_{2}$ ( $44$ g) apporte une mole de carbone ( $12$ g) ; il faut donc $m (CO X_{2}) = 17 \times \frac{44}{12} \approx 62 kg$ de dioxyde de carbone. Soixante-deux kilogrammes de gaz prélevés dans l'air, sans que rien ne se voie : voilà pourquoi l'hypothèse n'est venue à personne pendant un siècle.

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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.