Centrale-Supélec 2022 MP Physique-chimie 1 : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Physique-chimie 1 du Concours Centrale-Supélec, France, session 2022, filière MP, en 4 heures. Thème : Centres de données : refroidissement par ailette et ventilation, communication à travers l'ionosphère, batterie lithium-ion.

Ce que traite le sujet, partie par partie

• Partie I.A : refroidir à l'échelle des composants. Loi de Fourier, bilan thermique sur une tranche d'ailette cylindrique, équation différentielle de la température et longueur delta, conditions aux limites, ailette longue, résistance thermique selon le matériau et nombre d'ailettes pour un microprocesseur.
• Partie I.B : refroidir à l'échelle des locaux. Coût annuel d'un conditionnement d'air de COP donné, masse volumique de l'air et débit d'un ventilateur, modèle simple du free-cooling à partir de relevés de température et gain annuel.
• Partie II.A : difficulté d'une communication directe. Satellite en orbite circulaire basse : mouvement uniforme, vitesse orbitale, période et discussion quantitative de la durée d'une liaison directe avec le sol à partir d'un extrait d'article.
• Partie II.B : communication avec les satellites relais. Équations de Maxwell et onde plane dans le vide, puis plasma ionosphérique : force de Lorentz, conductivité complexe, puissance moyenne reçue par les électrons, pulsation plasma, cas omega < omega_p et omega > omega_p, vecteur de Poynting, vitesses de phase et de groupe, fréquence minimale pour joindre un satellite géostationnaire.
• Partie II.C : disposer d'une source d'énergie. Configuration électronique et caractère réducteur du lithium, dissolution de Li2CO3 et enthalpie standard de réaction, accumulateur lithium-ion : demi-équations, insertion dans le graphite, charge maximale par kilogramme, couple LiCoO2/CoO2, équations de décharge et de charge, masse de graphite d'une batterie.

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Équations différentielles linéaires
• Oxydoréduction et piles électrochimiques
• Calcul infinitésimal du physicien : dérivées et différentielles
• Description et paramétrage du mouvement d'un point
• Premier principe appliqué aux transformations physico-chimiques : grandeurs standard de réaction et effets thermiques
• Réactions de dissolution et de précipitation
• Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur
• Propagation d'un signal

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