CCINP 2020 MP Physique-chimie : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Physique-chimie du Concours Commun INP (CCINP), France, session 2020, filière MP, en 4 heures. Thème : Adhérence ou pas : frottement solide, glace, béton routier et route chauffante.

Ce que traite le sujet, partie par partie

• Partie I : lois de Coulomb relatives au glissement. Vitesse de glissement et conditions de passage entre adhérence et glissement.
• Parties II et III : mesure des coefficients de frottement. Coefficient dynamique avec un dispositif à deux solides, un fil et une poulie, étude en deux phases et théorème de l'énergie cinétique, puis coefficient statique par la méthode du plan incliné.
• Partie IV : phénomène de slip-stick. Oscillateur entraîné à vitesse constante avec frottement solide : phases d'adhérence et de glissement, fréquence du mouvement, exemples du quotidien et travail des forces de frottement.
• Partie V : glisse et glace. Molécule d'eau, liaison hydrogène et structure de la glace, diagramme d'état, surfusion avec bilan entropique et température de fusion de la glace dans l'eau salée.
• Partie VI : élaboration d'un béton routier. Thermochimie de la formation du silicate de calcium : enthalpie et entropie standard de réaction, énergie thermique pour produire une tonne de ciment et récupération de chaleur sur la combustion du méthane.
• Partie VII : principe d'une route chauffante. Diffusion thermique dans une tuyauterie cylindrique, stockage de la chaleur dans le sol et pompe à chaleur ditherme, puis regard critique sur les propos d'un journaliste.

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Premier principe appliqué aux transformations physico-chimiques : grandeurs standard de réaction et effets thermiques
• Second principe : enthalpie libre, potentiel chimique et équilibre chimique

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