Prepa HelpCentrale-Supélec 2025 PSI Physique-chimie 1 : sujet en PDF
Sujet de l'épreuve de Physique-chimie 1 du Concours Centrale-Supélec, France, session 2025, filière PSI, en 4 heures. Thème : Centrale électrique à cycle combiné DK6 : combustion du méthane, turbine à vapeur, alternateur synchrone et compensateur synchrone.
Ce que traite le sujet, partie par partie
- Partie A : la chambre de combustion de la turbine à gaz. Combustion du méthane, caractère quantitatif, pouvoir calorifique inférieur, débit d'air stœchiométrique, température de sortie par bilan d'enthalpie, excès d'air pour limiter les NOx. Capacités thermiques dépendant de la température par la relation de Shomate, fonction Python d'intégration par la méthode des rectangles, lecture du graphe de la température de sortie et rendement de la centrale.
- Partie B : la turbine à vapeur. Évolution de la vapeur sur le diagramme de Mollier du document réponse, détente isentropique et hypothèse du gaz parfait, vitesse débitante, puissances transmises à l'arbre, surchauffeur, pertes et température de rejet de l'eau de mer. Étage de détente : premier principe des systèmes ouverts dans le stator, triangle des vitesses, portance sur une aube, bilan de moment cinétique, puissance transmise au rotor et nombre d'étages d'une turbine à action.
- Partie C : le générateur électrique. Alternateur diphasé équivalent : courants du stator et du rotor, matériau ferromagnétique idéal, lien entre pulsation et vitesse de rotation, équation électrique d'une phase, essais à vide et en court-circuit, diagramme de Fresnel et chute de tension en charge. Raccordement au réseau : lieu des points de fonctionnement à puissance constante, courbes de Mordey du document réponse et fonctionnement en compensateur synchrone.
Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet
- Premier principe appliqué aux transformations physico-chimiques : grandeurs standard de réaction et effets thermiques
- Régime sinusoïdal forcé
- Bases de Python : expressions, types, instructions, fonctions
- Second principe : enthalpie libre, potentiel chimique et équilibre chimique
- Cinématique des mécanismes : composition des mouvements, contact ponctuel, lois entrée-sortie et fermetures
- Fonctions usuelles et lecture des graphes
- Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur
- Calcul infinitésimal du physicien : dérivées et différentielles
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