Centrale-Supélec 2021 PSI Physique-chimie 2 : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Physique-chimie 2 du Concours Centrale-Supélec, France, session 2021, filière PSI, en 4 heures. Thème : Conception technique d'une éolienne de Darrieus : aérodynamique des pales, générateur à aimants permanents, corrosion et protection des aimants.

Ce que traite le sujet, partie par partie

• Partie I : enjeux énergétiques. Exploitation de documents chiffrés : surconsommation annuelle d'un parc automobile entièrement électrique, puissance de crête de recharge et surface d'un champ éolien, par ordres de grandeur.
• Partie II : conversion énergie éolienne en énergie mécanique, éolienne type Darrieus. Énergie annuelle tirée de mesures sur site, vitesse apparente du vent et angle d'attaque d'une pale, coefficients de portance et de traînée fonctions du nombre de Reynolds, force et moment sur une pale puis couple des trois pales. Puissance moyenne, débit d'énergie cinétique, coefficient de puissance, fréquences du couple et effet de la traînée.
• Partie III : générateur. Champ magnétique radial dans l'entrefer créé par des spires, champ tournant obtenu avec deux enroulements, champ du rotor à aimants, énergie magnétique et couple. Modèle électrique d'un enroulement en notation complexe, justification des forces électromotrices, couple pour une puissance donnée et vitesse de rotation avec p paires de pôles.
• Partie IV : aimants des rotors. Masse de néodyme dans un minerai de monazite, diagramme potentiel-pH du fer et domaines de corrosion, passivation et immunité, constantes d'équilibre, corrosion différentielle dans une goutte d'eau, courbes intensité-potentiel et potentiel de corrosion. Nickelage par électrolyse : durée, surtension, épaisseur réellement déposée et comparaison avec une couche de zinc.

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Diagrammes potentiel-pH
• Oxydoréduction et piles électrochimiques
• Régime sinusoïdal forcé
• Description et paramétrage du mouvement d'un point
• Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur
• Nombres complexes et trigonométrie
• Fonctions usuelles et lecture des graphes

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