Ressources · 1ʳᵉ · Enseignement scientifique
De la photosynthèse à l'énergie des êtres vivants
Conversion biologique de l'énergie solaire, rendement de la photosynthèse, biomasse, respiration et fermentation, combustibles fossiles (programme d'enseignement scientifique de 1re)
À propos de cette page
Choisis ton niveau. Questions et réponses mélangées à chaque partie. Bonne chance !
Les 24 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile — 8 questions
Quels sont les réactifs de la photosynthèse ?
- A. Dioxyde de carbone, eau et sels minéraux
- B. Glucose, dioxygène et sels minéraux
- C. Dioxygène, eau et matière organique du sol
- D. Dioxyde de carbone et glucose uniquement
Réponse
A. Dioxyde de carbone, eau et sels minéraux — La photosynthèse fabrique de la matière organique à partir de matière minérale : CO₂ de l'air, eau et sels minéraux du sol.
À l'échelle de la planète, quelle part de la puissance solaire disponible la photosynthèse utilise-t-elle ?
- A. Environ 30 %
- B. Environ 10 %
- C. Environ 0,1 %
- D. Environ 0,01 %
Réponse
C. Environ 0,1 % — Les organismes chlorophylliens utilisent environ 0,1 % de la puissance solaire totale disponible.
Sous quelle forme l'énergie est-elle stockée dans la biomasse ?
- A. Énergie lumineuse
- B. Énergie chimique
- C. Énergie thermique
- D. Énergie nucléaire
Réponse
B. Énergie chimique — La photosynthèse convertit l'énergie lumineuse en énergie chimique, contenue dans les molécules organiques.
Quels organismes réalisent la photosynthèse ?
- A. Tous les êtres vivants
- B. Les animaux et les champignons
- C. Uniquement les plantes à fleurs
- D. Les organismes chlorophylliens
Réponse
D. Les organismes chlorophylliens — Plantes, algues et cyanobactéries, qui possèdent de la chlorophylle ; les animaux et les champignons n'en réalisent pas.
Parmi ces substances, laquelle est produite par une fermentation ?
- A. Le dioxygène de l'air
- B. L'éthanol
- C. Le glucose
- D. La chlorophylle
Réponse
B. L'éthanol — La fermentation alcoolique des levures transforme le glucose en éthanol et en CO₂.
Quel gaz la respiration cellulaire consomme-t-elle ?
- A. Le dioxygène
- B. Le dioxyde de carbone
- C. Le diazote
- D. Le méthane
Réponse
A. Le dioxygène — La respiration consomme du dioxygène et rejette du dioxyde de carbone et de l'eau.
Pourquoi les combustibles fossiles sont-ils dits non renouvelables ?
- A. Ils ne contiennent pas de carbone
- B. Ils ne proviennent pas du vivant
- C. Leur combustion ne libère aucune énergie
- D. Ils se forment en millions d'années
Réponse
D. Ils se forment en millions d'années — Leur formation dure des millions d'années, alors qu'on épuise un gisement en quelques décennies.
De quoi le charbon est-il principalement issu ?
- A. De roches volcaniques refroidies
- B. De plancton marin accumulé
- C. De végétaux terrestres enfouis
- D. De squelettes d'animaux marins
Réponse
C. De végétaux terrestres enfouis — Le charbon provient de végétaux accumulés dans des marécages ; le pétrole et le gaz proviennent surtout du plancton.
Niveau moyen — 8 questions
Une plante reçoit J d'énergie lumineuse et en stocke J sous forme chimique. Son rendement photosynthétique vaut :
- A. 1,25 %
- B. 12,5 %
- C. 0,125 %
- D. 8,0 %
Réponse
A. 1,25 % — r = 6,5 × 10⁴ / 5,2 × 10⁶ = 0,0125, soit 1,25 %.
Une surface reçoit un éclairement constant de 250 W/m² pendant 2 h. L'énergie reçue par mètre carré vaut :
- A. 500 J
- B. 500 kJ
- C. 1,8 MJ
- D. 3 000 kJ
Réponse
C. 1,8 MJ — E = P × Δt = 250 × 7 200 = 1,8 × 10⁶ J = 1,8 MJ : la durée doit être convertie en secondes.
Une feuille reçoit 4,0 W ; elle en réfléchit 10 % et en transmet 5 %. La puissance qu'elle absorbe vaut :
- A. 0,60 W
- B. 3,4 W
- C. 3,8 W
- D. 3,6 W
Réponse
B. 3,4 W — Part absorbée : 100 − 10 − 5 = 85 % ; 0,85 × 4,0 = 3,4 W.
Un gisement de pétrole s'est formé en 5 millions d'années ; il sera épuisé en 50 ans. Par rapport à son exploitation, sa formation a été :
- A. 1 million de fois plus lente
- B. 1 000 fois plus lente
- C. 10 000 fois plus lente
- D. 100 000 fois plus lente
Réponse
D. 100 000 fois plus lente — 5 × 10⁶ / 50 = 10⁵ : la formation a été 100 000 fois plus lente.
Une prairie produit 0,40 kg de matière sèche par m², chaque gramme contenant 18 kJ. L'énergie chimique stockée par m² vaut :
- A. 7,2 kJ
- B. 7,2 MJ
- C. 72 MJ
- D. 0,72 MJ
Réponse
B. 7,2 MJ — 400 g × 18 kJ/g = 7 200 kJ = 7,2 MJ : il faut convertir 0,40 kg en grammes.
Des levures sont placées dans du jus de pomme, dans une cuve fermée où le dioxygène est épuisé. Elles :
- A. fermentent le sucre en éthanol et CO₂
- B. cessent toute activité, faute de la moindre énergie
- C. réalisent la photosynthèse
- D. respirent en absorbant du CO₂
Réponse
A. fermentent le sucre en éthanol et CO₂ — Sans dioxygène, les levures réalisent la fermentation alcoolique : c'est le principe de la fabrication du cidre.
Le bois sec libère environ 17 MJ par kilogramme lors de sa combustion. L'énergie libérée par 3,0 kg de bois vaut :
- A. 5,7 MJ
- B. 20 MJ
- C. 5,1 MJ
- D. 51 MJ
Réponse
D. 51 MJ — 17 × 3,0 = 51 MJ : c'est l'énergie chimique stockée par photosynthèse dans le bois.
Combien de molécules de CO₂ la photosynthèse consomme-t-elle pour produire une molécule de glucose C₆H₁₂O₆ ?
- A. 1
- B. 3
- C. 6
- D. 12
Réponse
C. 6 — Le glucose contient 6 atomes de carbone, tous issus du CO₂ : 6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂.
Niveau difficile — 8 questions
Une feuille absorbe environ 80 % de la lumière qu'elle reçoit. On peut en conclure que :
- A. l'essentiel de cette énergie devient chaleur ou évaporation
- B. son rendement photosynthétique est proche de 80 %
- C. elle stocke 80 % de l'énergie reçue dans son glucose
- D. elle ne réfléchit ni ne transmet la moindre radiation lumineuse
Réponse
A. l'essentiel de cette énergie devient chaleur ou évaporation — Absorber n'est pas stocker : la feuille ne convertit que 1 à 2 % de l'énergie reçue en énergie chimique ; le reste de l'absorbé échauffe la feuille ou sert à l'évapotranspiration.
Pourquoi la photosynthèse utilise-t-elle environ 0,1 % de l'énergie solaire à l'échelle du globe, contre 1 à 2 % pour une feuille éclairée ?
- A. Une feuille a un meilleur rendement la nuit que le jour
- B. Le rayonnement qui arrive sur les feuilles est plus intense
- C. Une grande partie du globe n'a pas de végétation active
- D. Le calcul planétaire compte deux fois l'énergie réfléchie
Réponse
C. Une grande partie du globe n'a pas de végétation active — Océans pauvres en sels minéraux, déserts, glaces, nuits et hivers abaissent fortement la moyenne planétaire.
Une plante verte respire :
- A. uniquement la nuit, quand la photosynthèse cesse
- B. le jour comme la nuit, dans toutes ses cellules
- C. jamais, car la photosynthèse la remplace
- D. uniquement dans ses racines
Réponse
B. le jour comme la nuit, dans toutes ses cellules — La respiration est permanente ; le jour, elle est masquée par la photosynthèse, plus intense.
La fermentation libère moins d'énergie que la respiration, pour une même quantité de glucose, car :
- A. elle se déroule plus lentement que la respiration
- B. elle ne concerne que les bactéries, jamais les champignons
- C. elle consomme davantage de dioxygène
- D. ses produits contiennent encore de l'énergie
Réponse
D. ses produits contiennent encore de l'énergie — La dégradation est incomplète : l'éthanol ou l'acide lactique conservent la majeure partie de l'énergie chimique du glucose. Les levures, qui fermentent, sont des champignons.
Un élève écrit : « La photosynthèse produit de l'énergie. » Pourquoi est-ce inexact ?
- A. Elle consomme plus d'énergie qu'elle n'en reçoit
- B. Elle convertit l'énergie lumineuse sans en créer
- C. Elle ne fait intervenir aucune forme d'énergie
- D. Seule la respiration cellulaire est capable d'en produire
Réponse
B. Elle convertit l'énergie lumineuse sans en créer — L'énergie se conserve : la photosynthèse la fait passer de la forme lumineuse à la forme chimique. La respiration n'en crée pas non plus.
Brûler du bois de chauffage rejette du CO₂. Quelle affirmation est exacte ?
- A. Ce carbone avait été prélevé dans l'air par photosynthèse
- B. La combustion fabrique ce carbone à partir du dioxygène
- C. Ce carbone a été puisé dans le sol par les racines de l'arbre
- D. Le bois ne rejette que de la vapeur d'eau, jamais de CO₂
Réponse
A. Ce carbone avait été prélevé dans l'air par photosynthèse — Le carbone du bois provient du CO₂ atmosphérique fixé par photosynthèse ; les racines prélèvent de l'eau et des sels minéraux, pas du carbone.
Un champignon, dépourvu de chlorophylle, tire son énergie :
- A. de la lumière captée par ses spores
- B. de la chaleur dégagée par le sol où il pousse
- C. de la photosynthèse de ses cellules
- D. de la matière organique qu'il dégrade
Réponse
D. de la matière organique qu'il dégrade — Sans chlorophylle, il dépend de la biomasse produite par photosynthèse : il en libère l'énergie chimique par respiration ou fermentation.
Pourquoi les débris végétaux d'une forêt actuelle ne deviennent-ils généralement pas du charbon ?
- A. Ils ne contiennent pas assez de carbone
- B. Ils sont trop récents pour être enfouis un jour
- C. Ils sont décomposés dans un sol riche en dioxygène
- D. Les arbres actuels ne réalisent plus la photosynthèse
Réponse
C. Ils sont décomposés dans un sol riche en dioxygène — En milieu aéré, les décomposeurs dégradent la matière organique ; seule une accumulation dans un milieu pauvre en dioxygène, puis un enfouissement, permet la fossilisation.
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