Centrale-Supélec 2023 MP Physique-chimie 2 : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Physique-chimie 2 du Concours Centrale-Supélec, France, session 2023, filière MP, en 4 heures. Thème : Ondes centimétriques, propagation dans un plasma et cavité résonante, puis chimie du chlore et du chlorate de potassium.

Ce que traite le sujet, partie par partie

• Partie I.A : un miroir pour les ondes électromagnétiques. Équations de Maxwell, équation de d'Alembert, réflexion sur un conducteur parfait et relations de passage, champ résultant, expériences en ondes centimétriques : fréquence tirée de mesures, incertitude-type et écart normalisé, montage à deux plaques et contraste, grille métallique selon son orientation, réalisation d'un miroir de radiotélescope.
• Partie I.B : dispersion d'un signal radio dans un plasma. Plasma froid dilué : neutralité locale, conductivité complexe, relation de dispersion, pulsation plasma, condition de propagation, vitesse de groupe, temps de parcours selon la fréquence, mesure de dispersion DM tirée d'un enregistrement temps-fréquence et discussion de l'origine du signal.
• Partie I.C : le four à micro-ondes. Modes propres d'une cavité parallélépipédique à parois conductrices, identification d'un mode sur une expérience au chlorure de cobalt, énergie électromagnétique d'une cavité à une dimension, équation vérifiée par le champ magnétique dans un conducteur ohmique, longueur delta, puissance dissipée dans les parois, facteur de qualité et temps d'amortissement.
• Partie II : potassium, électrolyse de la saumure et chlorate de potassium. Structure électronique du potassium, réactions prévisibles aux électrodes et courbes intensité-potentiel, diagramme potentiel-pH du chlore : domaines, concentration de tracé, devenir de l'espèce B, instabilité de ClO- et constante d'équilibre, puis précipitation de KClO3 : effet du refroidissement et solubilité à 75 °C et à 10 °C.

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Diagrammes potentiel-pH
• Propagation d'un signal
• Mesures et incertitudes
• Interféromètre de Michelson
• Réactions de dissolution et de précipitation
• Oxydoréduction et piles électrochimiques
• Optimisation d'un procédé : facteurs d'équilibre et déplacement d'équilibre
• Second principe : enthalpie libre, potentiel chimique et équilibre chimique

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