CNC 2008 PSI Physique I : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Physique I du Concours National Commun (CNC), Maroc, session 2008, filière PSI, en 4 heures. Thème : Quelques manifestations des transferts thermiques : diffusion dans une barre, contact thermique et bilan thermique du corps humain.

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Ce que traite le sujet, partie par partie

• 1re partie : thermodiffusion dans une barre. Bilan thermique sur un tronçon de barre calorifugée, loi de Fourier et équation de la chaleur avec le coefficient de diffusion. Profil linéaire de température en régime stationnaire, puis lecture de profils en régime transitoire et tracé qualitatif de leur évolution.
  À revoir : Calcul infinitésimal du physicien : dérivées et différentielles, Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur
• 2e partie : contacts thermiques. Pourquoi le bois paraît plus chaud que l'acier à la même température. Température d'interface de deux cylindres dans un modèle statique en fonction des conductivités, puis dans un modèle dynamique à la fonction erreur qui fait apparaître l'effusivité. Application aux bouteilles en verre et en plastique sorties du frigo.
  À revoir : Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur
• 3e partie, 3.1 : résistances thermiques. Analogie entre les lois de Fourier et d'Ohm, résistance thermique de conduction, associations en série et en parallèle. Résistance de convection par la loi de Newton et résistance de rayonnement obtenue en linéarisant la loi de Stefan pour un faible écart de température.
  À revoir : Circuits électriques dans l'ARQS, Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur
• 3e partie, 3.2 : bilan thermique du corps humain. Bilan de puissance en régime stationnaire entre métabolisme, convection, rayonnement et évaporation, traduit par un circuit électrique équivalent et ses représentations de Thévenin et de Norton. En régime quasi stationnaire, équation différentielle du premier ordre de la température de surface, temps caractéristique et température d'équilibre, puis cas d'un corps dans l'eau.
  À revoir : Circuits électriques dans l'ARQS, Régimes transitoires, Équations différentielles linéaires du premier ordre
• 3e partie, 3.3 : effet des vêtements sur le bilan thermique du corps. Modification des résistances de convection et de rayonnement pour un corps couvert à 80 %, ajout d'une résistance de conduction des vêtements au circuit équivalent et calcul de sa valeur pour conserver le même métabolisme dans une pièce plus froide.
  À revoir : Circuits électriques dans l'ARQS

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Calcul infinitésimal du physicien : dérivées et différentielles
• Grandeurs, unités, analyse dimensionnelle et ordres de grandeur
• Circuits électriques dans l'ARQS
• Régimes transitoires
• Équations différentielles linéaires du premier ordre

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