CCINP 2024 TSI Physique-chimie : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Physique-chimie du Concours Commun INP (CCINP), France, session 2024, filière TSI, en 4 heures. Thème : Physique-chimie dans la cuisine : induction, eau pétillante, réfrigérateur, bouteille et four à micro-ondes.

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Ce que traite le sujet, partie par partie

• Partie I : plaque à induction. Équation de Maxwell-Ampère et théorème d'Ampère, champ d'un fil et d'une spire, force électromotrice induite dans la casserole, puissance dissipée par effet Joule, approximation des régimes quasi stationnaires et diffusion thermique.
  À revoir : Circuits électriques dans l'ARQS, Régime sinusoïdal forcé
• Partie II : machine à eau pétillante. Schémas de Lewis et moment dipolaire de l'eau et du dioxyde de carbone, enthalpie standard de dissolution, potentiels chimiques du gaz et du soluté, loi de Henry et masse de CO2 dissous, puis pH de l'eau gazéifiée et masse de glaçons nécessaire pour refroidir une boisson.
  À revoir : 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, Réactions acide-base
• Partie III : réfrigérateur à compresseur. Signes des transferts, diagramme enthalpique, premier principe pour un fluide en écoulement, efficacité réelle comparée à celle de Carnot et surconsommation due au givre.
• Partie IV : refroidissement d'une bouteille. Loi de Fourier, résistances thermiques de conduction et de conducto-convection par analogie électrique, et loi exponentielle de refroidissement avec sa durée caractéristique.
  À revoir : Équations différentielles linéaires du premier ordre
• Partie V : une expérience dans le four à micro-ondes. Question ouverte : onde stationnaire dans la cavité du four et exploitation des zones fondues d'une tablette de chocolat pour estimer la fréquence des micro-ondes.
  À revoir : Propagation d'un signal

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Circuits électriques dans l'ARQS
• Régime sinusoïdal forcé
• 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
• Réactions acide-base
• Équations différentielles linéaires du premier ordre
• Propagation d'un signal

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