Centrale-Supélec 2021 PSI Physique-chimie 1 : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Physique-chimie 1 du Concours Centrale-Supélec, France, session 2021, filière PSI, en 4 heures. Thème : Le feu et l'eau : combustion du bois, front thermique dans une poutre, oxydes de plomb, hydraulique des lances à incendie.

Ce que traite le sujet, partie par partie

• Partie I : le feu, combustion du bois et diffusion thermique. Loi d'Arrhenius, auto-inflammation du papier au foyer d'une lentille, formule brute et combustion du bois, pouvoir calorifique inférieur, enthalpies de réaction et température maximale d'une pièce. Modes de transfert thermique et rôle dans la propagation d'un incendie. Bilan d'enthalpie sur une poutre en combustion, équation de diffusion avec terme source, approximation quasi stationnaire, solution en onde u = x - ct dans trois zones, détermination graphique de c et durée de combustion.
• Partie II : le plomb, oxydes et détection par fluorescence X. Paramètre de maille cubique à faces centrées, états du plomb à haute température, réactions d'oxydation, nombres d'oxydation dans les oxydes, constante d'équilibre, variance et diagramme d'existence en RT ln(P(O2)/P°) fonction de T. Détection par fluorescence X : énergies des niveaux K, L et M, nature des photons émis et lecture de deux spectres.
• Partie III : l'eau, extinction du feu et lances à incendie. Stabilité de l'eau à haute température, énergie de vaporisation, puissance de feu traitée par une lance et volume de vapeur produit. Vitesse d'éjection estimée sur une photographie, différence de pression pour alimenter une nacelle, régime d'écoulement, perte de charge par les formules de Darcy-Weisbach et de Colebrook, lecture d'un tableau de pertes, puissance de la pompe et volume d'eau déversé.

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Premier principe appliqué aux transformations physico-chimiques : grandeurs standard de réaction et effets thermiques
• Second principe : enthalpie libre, potentiel chimique et équilibre chimique
• Équations différentielles linéaires
• Optique géométrique et formation des images
• Optimisation d'un procédé : facteurs d'équilibre et déplacement d'équilibre
• Oxydoréduction et piles électrochimiques
• Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur
• Calcul infinitésimal du physicien : dérivées et différentielles

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