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Annale · 2021★★★★DurSession du 5 mai 2021· 3 972 candidats

Physique-chimie I Centrale-Supélec PSI 2021 — sujet et rapport jury

Trois parties indépendantes — combustion (Notre-Dame), chimie de l'élément plomb, eau et lances à incendie (mécanique des fluides). Moyenne 8.93, σ=3.94, médiane 8.7. Sujet et rapport jury.

Mohamed K.

Mohamed K.

Centralien · MPSI puis MP · Recherche ML santé

Session 2021 :

Physique-chimie IMaths IMaths IIPhysique-chimie II
Aperçu rapide

Difficulté

★★★★Dur

Moyenne

8.93/20

Top 25%

12.0

Présents

3 972

Top piège du sujet : Loi d'Arrhenius vs van 't Hoff (Q1)

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

8.93

Médiane

8.7

Écart-type

3.94

Q1 (25%)

6.0

Q3 (75%)

12.0

Candidats présents

3 972

sur 4 226 inscrits · 6.0% d'absents

Analyse

Ce qu'a observé le jury

Synthèse Hadamard du rapport officiel — citations, chiffres et conseils du jury.

Présentation du sujet

« Le feu et l'eau » — thermodynamique de combustion d'un incendie, exemple du sinistre de la cathédrale Notre-Dame de Paris. Trois parties indépendantes : combustion (démarrage et propagation par transfert diffusif), chimie de l'élément plomb, rôle de l'eau dans l'extinction (lances à incendie — mécanique des fluides).

Structure de l'épreuve

  1. Partie IThermodynamique de la combustionDifficile

    Programme PSI 2ᵉ année. Q1 loi d'Arrhenius. Q3 diamètre angulaire et bilan d'énergie. Q5-Q9 démarches thermochimiques. Q10-Q11 transferts thermiques. Q13-Q14 ARQS thermique. Q15-Q21 propagation du front. Q22-Q25 maille CFC.

  2. Partie IIÉlément plomb (chimie)(Q26-Q34)Difficile

    Q26 nombres d'oxydation, Pb₃O₄. Q27 enthalpie libre de réaction. Q28 calcul de variance, quotient vs constante d'équilibre. Q29-Q30 ordre de grandeur de pression partielle d'O₂. Q31-Q33 raies spectrales, formule de Planck.

  3. Partie IIIEau et lances à incendie(Q35-Q47)Niveau attendu

    Q35 transformation à P constante. Q36 puissance de feu. Q37-Q39 hauteur de jet. Q41 nombre de Reynolds. Q43 pertes de charges. Q46 raisonnement détaillé.

Analyse globale du jury

« Les candidats sont nombreux à avoir abordé l'ensemble des parties. Les questions non guidées (20% du barème) ont rencontré un succès variable. Le jury souligne l'effort des candidats qui ont abordé ces questions ; il a valorisé toute proposition scientifiquement fondée, même lorsqu'elle n'a pas conduit à une conclusion parfaite. Les candidats sérieux ayant parfaitement assimilé les démonstrations classiques du programme et les ayant exposées avec rigueur ont obtenu un total de points sensiblement égal à celui de candidats ayant abordé davantage de questions mais n'ayant pas apporté un soin suffisant à la rédaction. »

Top pièges sanctionnés

  • Loi d'Arrhenius vs van 't Hoff (Q1)-2 pts

    « L'énoncé de la loi doit s'accompagner de la signification physique des grandeurs apparaissant dans l'expression. À noter une confusion fréquente entre k, constante de vitesse et K°, constante d'équilibre à la fois en termes de notations et d'interprétation. D'ailleurs, nombreux sont les candidats ayant en réalité énoncé la loi de Van't Hoff. »

  • Bilan énergétique sans système clairement défini-2 pts

    « Comme pour tout bilan énergétique, la définition claire du système est indispensable. […] Q12 : Le jury a valorisé les réponses précises où il apparaissait d'une part le système clairement défini, d'autre part un bilan enthalpique soigné à pression constante entre t et t+dt, et pour finir, l'exploitation de la loi de Fourier adaptée à la géométrie du problème. »

  • ARQS thermique mal contextualisée (Q14)-1 pts

    « Les candidats obtiennent en grande majorité des valeurs correctes pour les deux temps caractéristiques mais concluent par une validité de l'ARQS thermique en associant ici la diffusion thermique à un phénomène lent, ce qui remet en question leur compréhension de fond de cette notion ou tout au moins leur capacité à la contextualiser. »

  • Volume maille CFC vs volume occupé (Q23)-2 pts

    « Le jury s'étonne de voir quelques mailles CFC comportant un atome surnuméraire au centre de la maille. La confusion entre volume de la maille et volume occupé par les sphères est fréquente et conduit systématiquement à une relation incorrecte entre masse volumique et paramètre de maille. »

  • Loi de modération sans contextualisation (Q28)-1 pts

    « Certains candidats utilisent ou évoquent la loi de modération de Le Chatelier sans la contextualiser et laisse finalement au jury de déduire le sens d'évolution ; le raisonnement est bien évidemment incomplet et la réponse pénalisée. »

  • Pertes de charges vs pertes linéaires (Q43)-1 pts

    « Plusieurs candidats ont confondu pertes de charges et pertes de charges linéiques. »

Chapitres clés à maîtriser

Cinétique chimique — loi d'Arrhenius
Thermodynamique — premier principe, enthalpie de réaction
Diffusion thermique — équation de la chaleur, ARQS thermique
Cristallographie — maille CFC
Chimie élémentaire — nombres d'oxydation, raies spectrales
Mécanique des fluides — Reynolds, pertes de charges

Source : Rapport du jury Centrale-Supélec · Physique PSI, session 2021 · PDF officiel ↗

Ressources

Téléchargements

Sujet officiel, corrigé Hadamard et rapport jury — tout en un endroit.

FAQ

Questions fréquentes — 2021

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Préparation Centrale-Supélec · Physique PSI

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