e3a-Polytech 2026 MP Physique-chimie : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Physique-chimie du Concours e3a-Polytech, France, session 2026, filière MP, en 4 heures. Thème : Autour de l'hélium.

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Ce que traite le sujet, partie par partie

• Partie I : l'hélium, un gaz rare dans notre atmosphère. Composition de l'atmosphère, mouvement à force centrale et énergie potentielle effective, vitesse de libération, vitesse quadratique moyenne d'un gaz parfait et échappement de l'hélium.
  À revoir : Description et paramétrage du mouvement d'un point
• Partie II : le laser hélium-néon. Ondes stationnaires dans la cavité, modes propres et intervalle spectral libre, mesure de la longueur d'onde au Michelson en lame d'air avec incertitude-type et écart normalisé, brouillage des anneaux dû à deux modes voisins.
  À revoir : Interféromètre de Michelson, Modèle scalaire des ondes lumineuses, Mesures et incertitudes, Propagation d'un signal
• Partie III : de l'hélium pour détecter les fuites. Spectromètre de masse : mouvement d'un ion dans un champ magnétique uniforme résolu à l'aide d'une variable complexe, trajectoire circulaire, rayon et durée de passage.
  À revoir : Équations différentielles linéaires du premier ordre, Description et paramétrage du mouvement d'un point
• Partie IV : des bulles de savon remplies d'hélium. Forme sphérique qui minimise la surface, rayon critique d'une bulle par le bilan entre poids et poussée d'Archimède, interférences dans un film mince et longueurs d'onde éteintes pour mesurer l'épaisseur, puis fibre optique courbée et condition de réflexion totale.
  À revoir : Modèle scalaire des ondes lumineuses, Superposition d'ondes lumineuses, trous d'Young et réseau, Optique géométrique et formation des images
• Partie V : gonfler un ballon volant sans hélium. Action de l'aluminium sur une solution d'hydroxyde de sodium : pH d'une base forte, diagramme potentiel-pH de l'aluminium, pKs et pente d'une frontière, demi-équations, enthalpie libre standard par combinaison de réactions et masse d'aluminium nécessaire pour produire un volume donné de dihydrogène.
  À revoir : Réactions acide-base, Réactions de dissolution et de précipitation, Oxydoréduction et piles électrochimiques, Diagrammes potentiel-pH, Thermodynamique de l'oxydoréduction : enthalpie libre, potentiels et pile

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Description et paramétrage du mouvement d'un point
• Interféromètre de Michelson
• Modèle scalaire des ondes lumineuses
• Mesures et incertitudes
• Propagation d'un signal
• Équations différentielles linéaires du premier ordre
• Superposition d'ondes lumineuses, trous d'Young et réseau
• Optique géométrique et formation des images
• Réactions acide-base
• Réactions de dissolution et de précipitation
• Oxydoréduction et piles électrochimiques
• Diagrammes potentiel-pH
• Thermodynamique de l'oxydoréduction : enthalpie libre, potentiels et pile

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