e3a-Polytech 2022 PSI Physique-chimie : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Physique-chimie du Concours e3a-Polytech, France, session 2022, filière PSI, en 4 heures. Thème : Plaque à induction et effet de peau, vidange d'un déversoir, sirop d'érable : manchon sur un cylindre, inversion du saccharose et cryoscopie.

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Ce que traite le sujet, partie par partie

• Partie I.1 : alimentation de l'inducteur par un onduleur. Rôle de l'onduleur, tension créneau, équation du circuit RLC série, gain et filtrage réalisé par la charge, intérêt d'accorder la fréquence du signal.
  À revoir : Régime sinusoïdal forcé, Filtrage linéaire
• Parties I.2 et I.3 : puissance induite et température de la poêle. Champ électrique induit par Maxwell-Faraday et Stokes, courants de Foucault et puissance dissipée, effet de peau selon le matériau, puis équation de la chaleur avec source, temps de diffusion et nombre de spires nécessaire.
• Partie II : déversoir de pâte. Vidange d'un réservoir : relation de Bernoulli, conservation du débit, équation différentielle résolue par séparation des variables et temps de vidange, puis modèle avec perte de charge visqueuse comparé à l'expérience.
• Partie III.1 : manchon de sirop d'érable. Film de sirop entraîné par un cylindre en rotation : ordres de grandeur, débit par unité de longueur, régime stationnaire et masse maximale de sirop maintenue sur le cylindre.
• Partie III.2 : proportion de saccharose dans le sirop. Inversion du saccharose : grandeurs standard de réaction et constante d'équilibre, ordre 1 et constante de vitesse, énergie d'activation, puis abaissement cryoscopique d'une solution diluée pour obtenir la masse molaire moyenne des sucres.
  À revoir : Premier principe appliqué aux transformations physico-chimiques : grandeurs standard de réaction et effets thermiques, Second principe : enthalpie libre, potentiel chimique et équilibre chimique

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Régime sinusoïdal forcé
• Filtrage linéaire
• Premier principe appliqué aux transformations physico-chimiques : grandeurs standard de réaction et effets thermiques
• Second principe : enthalpie libre, potentiel chimique et équilibre chimique

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