Au programme de ce chapitre
- I. La réaction de photosynthèse
- II. Le rendement énergétique de la conversion photosynthétique
- III. Une conversion aux conséquences majeures
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
La définition à retenir
Définition La photosynthèse est la réaction biologique par laquelle les organismes chlorophylliens (plantes, algues, certaines bactéries) utilisent l'énergie lumineuse pour convertir du dioxyde de carbone et de l'eau en matière organique (glucose), avec libération de dioxygène. Elle a lieu dans le chloroplaste, organite contenant la chlorophylle, pigment qui absorbe préférentiellement les lumières bleue et rouge et réfléchit la lumière verte — ce qui explique la couleur des feuilles.
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Un exemple corrigé
Exemple traité Une feuille de surface S = 40 cm² = 4,0 × 10⁻³ m² reçoit un éclairement énergétique utile E = 200 W·m⁻² pendant t = 2,0 h = 7 200 s.
Énergie lumineuse reçue : Ereçue = E × S × t = 200 × 4,0 × 10⁻³ × 7 200 = 5 760 J.
Pendant cette durée, la feuille produit m = 6,0 mg de glucose (M = 180 g·mol⁻¹), soit n = 6,0 × 10⁻³ / 180 = 3,3 × 10⁻⁵ mol. Avec une énergie de combustion du glucose d'environ 2 800 kJ·mol⁻¹ :
Estockée = 3,3 × 10⁻⁵ × 2,80 × 10⁶ ≈ 93 J.
rendement = 93 / 5 760 × 100 ≈ 1,6 %.
Énergie lumineuse reçue : Ereçue = E × S × t = 200 × 4,0 × 10⁻³ × 7 200 = 5 760 J.
Pendant cette durée, la feuille produit m = 6,0 mg de glucose (M = 180 g·mol⁻¹), soit n = 6,0 × 10⁻³ / 180 = 3,3 × 10⁻⁵ mol. Avec une énergie de combustion du glucose d'environ 2 800 kJ·mol⁻¹ :
Estockée = 3,3 × 10⁻⁵ × 2,80 × 10⁶ ≈ 93 J.
rendement = 93 / 5 760 × 100 ≈ 1,6 %.
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège. Ne pas confondre photosynthèse (produit de la matière organique + O₂, à la lumière) et respiration (consomme O₂, libère du CO₂).
Attention Un rendement de seulement 1 à 2 % peut sembler faible, mais il ne signifie pas que la photosynthèse est « inefficace » : une grande partie de l'énergie lumineuse reçue n'est de toute façon pas absorbée par les pigments (certaines longueurs d'onde, comme le vert, sont réfléchies) ou sert à d'autres processus (évapotranspiration, respiration de la plante elle-même). Ce faible rendement, appliqué à la surface immense occupée par la végétation terrestre, représente néanmoins une quantité d'énergie stockée considérable à l'échelle de la planète.
L'astuce du prof
Astuce. Retiens le bilan comme une équation : lumière + CO₂ + eau → glucose + O₂. L'énergie lumineuse devient chimique.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1
Quels sont les réactifs et les produits de la photosynthèse ?
Voir la correction
Réactifs : CO₂ + H₂O + lumière. Produits : matière organique (glucose) + O₂.
Exercice 2
Pourquoi dit-on que la photosynthèse convertit de l'énergie ?
Voir la correction
Parce qu'elle transforme l'énergie lumineuse du Soleil en énergie chimique stockée dans le glucose.