CCINP 2021 MP Physique-chimie : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Physique-chimie du Concours Commun INP (CCINP), France, session 2021, filière MP, en 4 heures. Thème : Physique et chimie autour de l'automobile : roulement et glissement, radar Doppler, moteur suralimenté, décomposition de N2O, puits quantique.

Ce que traite le sujet, partie par partie

• Partie I : mécanique du solide avec ou sans glissement. Deux voitures tirent un container : théorème énergétique, loi du moment cinétique scalaire appliquée aux roues et lois de Coulomb pour vérifier l'absence de glissement.
• Partie II : radar à effet Doppler. Réflexion d'une onde électromagnétique sur un conducteur mobile à l'aide des équations de Maxwell, transformation des champs et décalage de fréquence mesuré par le radar, puis impulsions, portée, fréquence d'échantillonnage et résolution en vitesse par FFT.
• Partie III : moteurs suralimentés. Cycle de Beau de Rochas et rendement, combustion de l'octane et pouvoir calorifique, premier principe pour un fluide en écoulement, puissance d'un moteur atmosphérique, d'un moteur turbocompressé et d'un moteur recevant du N2O comme source de dioxygène.
• Partie IV : chimie de la molécule N2O. Structures de Lewis de N2O, préparation par décomposition du nitrate d'ammonium avec une étude thermodynamique, déplacement d'équilibre, cinétique de décomposition à partir de mesures de pression et loi d'Arrhenius.
• Partie V : mécanique quantique et couleur des cristaux. Mécanique quantique d'un électron dans un puits infini, niveaux d'énergie et couleur d'un cristal après traitement thermique.

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
• Optimisation d'un procédé : facteurs d'équilibre et déplacement d'équilibre
• Électronique numérique

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