e3a-Polytech 2020 PC Physique et chimie : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Physique et chimie du Concours e3a-Polytech, France, session 2020, filière PC, en 4 heures. Thème : Positionnement par GPS (orbites, horloge à quartz, ionosphère) et dihydrogène : pile et électrolyseur, adsorption, synthèse de la Japonilure.

À savoir sur cette copie. Le cahier-réponses annoncé en première page ne figure pas dans les fichiers officiels du concours.

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Ce que traite le sujet, partie par partie

• Physique, A : trajectoires des satellites. Force de gravitation, mouvement à force centrale, énergie potentielle effective, orbite circulaire et période, transfert de Hohmann avec variation de vitesse, satellite géostationnaire et intérêt pour le GPS.
• Physique, B : oscillateur à quartz. Énergie de la transition hyperfine du césium, précision temporelle exigée par le GPS et dérives relativiste et de l'horloge à quartz, puis impédance complexe du modèle électrique du quartz et ses résonances série et parallèle.
  À revoir : Régime sinusoïdal forcé
• Physique, C : influence de l'ionosphère. Mouvement des électrons libres du plasma, conductivité complexe, équations de Maxwell et relation de dispersion avec pulsation plasma, indice, vitesse de groupe, retard dû au contenu électronique total et correction par deux fréquences.
• Chimie, A : le dihydrogène, vecteur d'énergie verte. Demi-équations de la pile à combustible et de l'électrolyseur, constante d'équilibre, lecture de courbes courant-potentiel, tension minimale d'électrolyse, surtensions selon l'électrode et caractéristique d'une pile.
  À revoir : Oxydoréduction et piles électrochimiques, Thermodynamique de l'oxydoréduction : enthalpie libre, potentiels et pile, Courbes courant-potentiel
• Chimie, B : stockage du dihydrogène par adsorption. Interactions de Van der Waals et physisorption, énergie d'activation lue sur un profil, cinétique d'adsorption et isotherme de Langmuir, variance du système et comparaison physisorption et chimisorption.
  À revoir : Optimisation d'un procédé : facteurs d'équilibre et déplacement d'équilibre
• Chimie, C : synthèse totale de la Japonilure. Stéréoisomérie de la cible, acétalisation catalysée par l'APTS, organomagnésien et couplage de Wurtz, époxydation asymétrique, nombres d'oxydation, mécanismes, attribution de spectres RMN et rendement global.

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Régime sinusoïdal forcé
• Oxydoréduction et piles électrochimiques
• Thermodynamique de l'oxydoréduction : enthalpie libre, potentiels et pile
• Courbes courant-potentiel
• Optimisation d'un procédé : facteurs d'équilibre et déplacement d'équilibre

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