e3a-Polytech 2023 PSI Physique-chimie : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Physique-chimie du Concours e3a-Polytech, France, session 2023, filière PSI, en 4 heures. Thème : Industrie nucléaire : machine à courant continu, extraction et traitement du minerai d'uranium, centrale et stockage des déchets.

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Ce que traite le sujet, partie par partie

• Préliminaires : machine à courant continu en travaux pratiques. Constitution d'une machine à courant continu, schéma équivalent de l'induit, équations électromécaniques et essais permettant de mesurer ses grandeurs caractéristiques.
• Partie I.1 et I.2 : extraction du minerai. Convoyeur à roches : force par un bilan de quantité de mouvement, vitesse du moteur à courant continu en régime permanent, convertisseurs, puis montage à amplificateurs linéaires intégrés de traitement de signaux de mesure.
  À revoir : Amplificateur linéaire intégré, stabilité et rétroaction, Régime sinusoïdal forcé
• Partie I.3 : traitement du minerai. Fluoration de UO2 : équilibrage, enthalpie et entropie standard, constante d'équilibre, déplacement de l'équilibre et composition à l'équilibre, puis décroissance radioactive, demi-vie et fission de l'uranium 235.
  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, Optimisation d'un procédé : facteurs d'équilibre et déplacement d'équilibre
• Partie II : centrale nucléaire. Fonctionnement global, puissance thermique échangée et échauffement de la rivière de refroidissement, puissance mécanique et électrique de la pompe du circuit secondaire.
• Partie III : stockage des déchets radioactifs. Loi de Fourier, équation de la diffusion thermique dans l'argile, profil stationnaire et contrainte de température maximale, puis résolution numérique en Python par différences finies et temps caractéristique de diffusion.
  À revoir : Bases de Python : expressions, types, instructions, fonctions

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Amplificateur linéaire intégré, stabilité et rétroaction
• Régime sinusoïdal forcé
• Premier principe appliqué aux transformations physico-chimiques : grandeurs standard de réaction et effets thermiques
• Second principe : enthalpie libre, potentiel chimique et équilibre chimique
• Optimisation d'un procédé : facteurs d'équilibre et déplacement d'équilibre
• Bases de Python : expressions, types, instructions, fonctions

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