La photosynthèse, en moles — exercice corrigé d'enseignement scientifique (première) (chapitre 6)

La photosynthèse, en moles

De la conversion biologique de l'énergie solaire par la photosynthèse à l'énergie nécessaire à tous les êtres vivants · niveau 2

Énoncé

Une plante produit $9, 0$ g de glucose ( $M = 180$ g $\cdot$ mol $^{- 1}$ ) en une journée. 1. Calculer la quantité de matière de glucose formée. 2. En déduire la masse de dioxyde de carbone consommée ( $M = 44$ g $\cdot$ mol $^{- 1}$ ) et le volume de dioxygène dégagé, sachant qu'une mole de gaz occupe $24$ L dans les conditions de l'expérience. 3. Sachant que la formation d'une mole de glucose exige environ $2800$ kJ, calculer l'énergie lumineuse stockée. 4. La plante a reçu $1, 2 \times 1 0^{6}$ J de lumière : quel est son rendement ?

Corrigé

1. $n = \frac{m}{M} = \frac{9 , 0}{180} = 0, 050$ mol.

2. L'équation $6 CO X_{2} + 6 H X_{2} O C X_{6} H X_{12} O X_{6} + 6 O X_{2}$ montre qu'il faut $6$ moles de $CO X_{2}$ par mole de glucose, et qu'il se forme $6$ moles de $O X_{2}$ . $n (CO X_{2}) = 6 \times 0, 050 = 0, 30 mol \Rightarrow m = 0, 30 \times 44 = 13 g,$ $n (O X_{2}) = 0, 30 mol \Rightarrow V = 0, 30 \times 24 = 7, 2 L .$

3. $E = 0, 050 \times 2800 = 140$ kJ $= 1, 4 \times 1 0^{5}$ J.

4. $η = \frac{1 , 4 \times 1 0 ^{5}}{1 , 2 \times 1 0 ^{6}} \approx 0, 12$ , soit $12 %$ . C'est bien supérieur aux $1$ à $2 %$ observés au champ : l'énoncé décrit une plante en conditions idéales — lumière optimale, eau, nutriments, température — et ne compte que la lumière effectivement reçue par les feuilles. Au champ, une grande partie de la lumière tombe entre les plants, et la plante respire aussi.