Stages de Pré-Rentrée — Inscriptions ouvertes, places très limitées ! S'inscrire

Annale · 2023★★★Niveau moyenSession du 3 mai 2023· 4 166 candidats

Physique-chimie I Centrale-Supélec PSI 2023 — sujet et rapport jury

Trois parties indépendantes : accumulateur Li-ion en décharge et emballement thermique, gestion thermique d'un bloc de batteries (diffusion + écoulement), hacheur DC/DC survolteur entre photovoltaïque et batterie. Moyenne 9.32, σ=4.04, médiane 9.0.

Mohamed K.

Mohamed K.

Centralien · MPSI puis MP · Recherche ML santé

Session 2023 :

Physique-chimie IMaths IMaths IIPhysique-chimie II
Aperçu rapide

Difficulté

★★★Niveau moyen

Moyenne

9.32/20

Top 25%

12.2

Présents

4 166

Top piège du sujet : Loi cinétique vs van 't Hoff confondues (Q19)

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

9.32

Médiane

9.0

Écart-type

4.04

Q1 (25%)

6.2

Q3 (75%)

12.2

Candidats présents

4 166

sur 4 365 inscrits · 4.6% d'absents

Analyse

Ce qu'a observé le jury

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

Présentation du sujet

Trois parties indépendantes. (1) Étude simplifiée d'un accumulateur Li-ion en décharge — risques d'explosion liés à l'échauffement en court-circuit ; emballement thermique en cours de combustion d'une batterie Li-ion. (2) Diffusion thermique et écoulements parfaits/stationnaires de fluides — gestion thermique d'un bloc de batteries pour véhicule électrique. (3) Panneaux solaires embarqués pour recharger les batteries — convertisseur DC/DC type hacheur-survolteur.

Structure de l'épreuve

  1. Partie IAccumulateur Li-ion — emballement thermique(Q1-Q22)Difficile

    Électrochimie/thermochimie : équations bilan, conversion mAh→C, montage à trois électrodes. Q5 : 10% des candidats formulent correctement le montage à trois électrodes. Q11 : moins de 35% sur O₂ corps simple.

  2. Partie IIDiffusion thermique et écoulements(Q23-Q36)Difficile

    Diffusion thermique avec source. Loi de Fourier. Écoulements parfaits stationnaires. Q23 : 9% des candidats à la moitié des points et 0,2% démonstration convaincante. Q30 : Reynolds — 10⁻⁵ ou 10¹² aberrants doivent alerter.

  3. Partie IIIHacheur DC/DC survolteur(Q37-Q45)Niveau attendu

    Pertinence, convertisseur électronique. Loi des mailles vs nœuds. Conditions C ≫ 1 sans validité. Q42 continuité du courant traversant la bobine.

Analyse globale du jury

« Les candidats ont en grande majorité abordé l'ensemble des parties et sous-parties, le plus souvent en respectant la progression suggérée. Le jury souligne l'effort des candidats ayant passé un temps de réflexion suffisant sur les questions non guidées (≈20% du barème). Néanmoins, le jury a relevé un manque préjudiciable de clarté et de rigueur dans l'exposé pour une grande majorité. L'absence de maîtrise des lois et définitions simples (loi d'Arrhenius, montage à 3 électrodes, enthalpie de formation, bilans énergétiques) totalisant plus d'un tiers des points s'est avérée dommageable. »

Top pièges sanctionnés

  • Loi cinétique vs van 't Hoff confondues (Q19)-2 pts

    « Il n'est pas si rare que la constante de vitesse k soit assimilée à la constante thermodynamique K°(T) ; s'en suit une confusion entre les approches cinétique et thermodynamique, la loi cinétique s'apparentant alors à la relation de van 't Hoff. Plusieurs candidats concluent alors à une diminution de la vitesse sous l'effet d'une élévation de la valeur de la température. »

  • Logarithme du produit assimilé au produit (Q22)-1 pts

    « Le jury est surpris que de nombreux candidats assimilent le logarithme d'un produit au produit des logarithmes. »

  • Loi de Fourier et bilan énergétique sans schéma rigoureux (Q23)-2 pts

    « Le jury attend un exposé rigoureux : définition du système, mention des instants considérés pour la réalisation du bilan énergétique, justification de l'absence de travaux, définition des transferts thermiques ou flux thermiques. Le couplage de ce bilan à la loi phénoménologique de Fourier doit être explicitement mentionné. »

  • Reynolds aberrant non commenté (Q30)-1 pts

    « Là encore, une analyse du sens physique est la bienvenue : un nombre de Reynolds de l'ordre de 10⁻⁵ dans l'air, à cette vitesse, interroge tout autant qu'une valeur de l'ordre de 10¹² ! De même, afficher une valeur de Re avec un nombre de chiffres important n'a aucun sens. »

  • Confusion loi des mailles / loi des nœuds (Q37)-1 pts

    « Des confusions entre les intitulés loi des mailles et loi des nœuds. Le schéma équivalent doit être soigné, les traits tirés à la règle, les fils conducteurs reliés et les interrupteurs T_r et D représentés par des court-circuits et coupe-circuits. »

  • Condition C ≫ 1 sans validité (Q39)-1 pts

    « Le jury relève dans de nombreuses copies des justifications de la condition du type « C ≫ 1 », « C ≫ 1/R » ou encore « C grand » qui ne sont évidemment pas valides. »

Chapitres clés à maîtriser

Électrochimie — accumulateur Li-ion, montage à 3 électrodes
Cinétique chimique — loi d'Arrhenius
Thermochimie — enthalpie de réaction, emballement thermique
Diffusion thermique — loi de Fourier
Mécanique des fluides — écoulements stationnaires, Reynolds
Électronique de puissance — hacheur survolteur

Source : Rapport du jury Centrale-Supélec · Physique PSI, session 2023 · PDF officiel ↗

Ressources

Téléchargements

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

FAQ

Questions fréquentes — 2023

Partager

Préparation Centrale-Supélec · Physique PSI

Bossez ce sujet 2023 avec un ancien taupin

Nos professeurs analysent votre copie sur ce sujet, identifient vos faiblesses et structurent votre révision pour la session 2024.

Sujet