Centrale-Supélec 2024 MP Physique-chimie 1 : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Physique-chimie 1 du Concours Centrale-Supélec, France, session 2024, filière MP, en 4 heures. Thème : Transport ferroviaire : moteur Diesel, pile à hydrogène, mécanique du train et transmission LiFi.

Ce que traite le sujet, partie par partie

• Partie I.A : le moteur Diesel. Cycle réversible d'un gaz parfait dans le diagramme de Watt, pressions aux points du cycle, rendement en fonction des rapports volumétriques, puissance mécanique et consommation de gasoil d'une locomotive.
• Partie I.B : la pile à hydrogène PEMFC. Demi-équations et schéma de la pile, grandeurs standard de réaction et force électromotrice standard, inégalité entre enthalpie libre et travail électrique, rendement maximal, courbe de polarisation, nombre de cellules et surface des électrodes, débit de dihydrogène, stockage dans l'alliage FeTi : maille, sites octaédriques et capacité volumique.
• Partie II.A : démarrage du train de Trevithick. Démarrage à accélération constante : forces sur les wagons et sur la locomotive, composante tangentielle du contact roue-rail, lois de Coulomb du frottement et durée de la phase de démarrage.
• Partie II.B : circulation des trains à grande vitesse. Raccordement circulaire et accélération du train, dévers estimé par une expérience de pendule, référentiel terrestre non galiléen et force latérale sur un rail, loi d'usure de Preston-Archard et comparaison de l'usure de deux faces du rail.
• Partie III : connexion à Internet par LiFi. Caractéristique d'une diode électroluminescente et puissance lumineuse moyenne, modulation d'amplitude par un multiplieur, spectres pour un signal sinusoïdal et pour un créneau, réception par une photodiode, bloc RC et fonction de transfert, extraction de l'information, débit binaire comparé au WiFi.

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Oxydoréduction et piles électrochimiques
• Second principe : enthalpie libre, potentiel chimique et équilibre chimique
• Premier principe appliqué aux transformations physico-chimiques : grandeurs standard de réaction et effets thermiques
• Signaux périodiques et filtrage linéaire
• Filtrage linéaire
• Description et paramétrage du mouvement d'un point
• Dynamique des systèmes de solides : principe fondamental, stratégie d'isolement, équilibrage
• Circuits électriques dans l'ARQS

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