Centrale-Supélec 2020 PSI Physique-chimie 1 : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Physique-chimie 1 du Concours Centrale-Supélec, France, session 2020, filière PSI, en 4 heures. Thème : Stockage d'énergie par pompage thermique (procédé SEPT) : cycles de Carnot et de Brayton, régénérateurs, conductivité d'un milieu poreux.

Ce que traite le sujet, partie par partie

• Partie I : analyse thermodynamique du procédé SEPT. Coefficient de performance et efficacité d'un cycle ditherme, diagramme (T, s), cycle de Brayton de l'argon avec rendements isentropiques de la turbine et du compresseur, énergie massique stockée et déstockée, nécessité de deux paires de turbomachines et rendement théorique. Comparaison par ordres de grandeur avec les autres modes de stockage, débit et masse d'argon, compromis entre rendement isentropique et tenue en température.
• Partie II : analyse de quelques caractéristiques des régénérateurs. Porosité des empilements cubique et cubique à faces centrées, lecture des fronts thermiques et rôle du coefficient d'échange, réversibilité d'un échange fluide-solide, influence de la largeur des enceintes et du débit, évaluation de la diffusion axiale pendant les pauses. Conductivité effective entre les modèles série et parallèle, puis mesure par la méthode du fil chaud : équation de la diffusion en coordonnées cylindriques, condition limite, solution aux temps longs et exploitation d'un relevé expérimental.

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur
• Fonctions usuelles et lecture des graphes
• Mesures et incertitudes
• Calcul infinitésimal du physicien : dérivées et différentielles

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