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Annale · 2024★★★Niveau moyenSession du 30 avril 2024· 4 176 candidats

Physique-chimie I Centrale-Supélec PSI 2024 — sujet et rapport jury

Cinq parties indépendantes autour d'une centrale nucléaire : circuit primaire (température cœur), cycle de Hirn et double surchauffe, alternateur (spire en rotation), titrage du bore, contrôle pH par solubilité de NiO. Moyenne 9.21, σ=4.06, médiane 9.2.

Mohamed K.

Mohamed K.

Centralien · MPSI puis MP · Recherche ML santé

Session 2024 :

Physique-chimie IMaths IMaths IIPhysique-chimie II
Aperçu rapide

Difficulté

★★★Niveau moyen

Moyenne

9.21/20

Top 25%

12.1

Présents

4 176

Top piège du sujet : Bilan énergétique sans définition explicite du système (Q2)

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

9.21

Médiane

9.2

Écart-type

4.06

Q1 (25%)

6.3

Q3 (75%)

12.1

Candidats présents

4 176

sur 4 341 inscrits · 3.8% d'absents

Analyse

Ce qu'a observé le jury

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

Présentation du sujet

Fonctionnement d'une centrale nucléaire. Cinq parties indépendantes : circuit primaire (température autour du cœur combustible), circuit secondaire (cycle de Hirn puis cycle modifié à double surchauffe), alternateur modélisé par spire en rotation dans champ magnétique, contrôle de la concentration en bore (titrage pH-métrique et conductimétrique), contrôle du pH lors de la maintenance (solubilité de NiO).

Structure de l'épreuve

  1. Partie ICircuit primaire — diffusion thermique cœurDifficile

    Diffusion thermique avec terme source. Premier principe sur portion de cylindre, conditions limites, loi de Fourier. Q5 : équation de diffusion correcte dans seulement 10% des copies.

  2. Partie IICycle de Hirn et double surchauffeNiveau attendu

    Diagramme thermodynamique, théorème des moments, rendement, machine ditherme. Q19 : moins de 20% écrivent correctement le théorème des moments. Q21 : confusions valeurs algébriques/absolues sur le rendement.

  3. Partie IIIAlternateur — spire en rotationNiveau attendu

    Phénomène d'induction. Schéma électrique équivalent, équation différentielle en régime sinusoïdal forcé. Lien projection moment du couple et loi de Lenz peu évoqué.

  4. Partie IVContrôle concentration en bore — titragesNiveau attendu

    Réaction totale, titrages pH-métrique et conductimétrique. Loi de Kohlrausch. Q29 : équivalence/équilibre confondus. Tableau d'avancement pour conductivité.

  5. Partie VContrôle du pH et solubilité de NiODifficile

    Diagrammes de prédominance, solubilité d'oxydes de nickel. Q33 : confusions Ni²⁺/NiO. Q36 : pH de l'eau neutre à 573 K, syntaxe Python (1e... vs 10**...) sanctionnée.

Analyse globale du jury

« Le jury reconnaît que le sujet est long. Pourtant, nombreux sont les candidats abordant l'ensemble des cinq parties. Le jury a relevé un manque préjudiciable de clarté et de rigueur dans l'exposé et l'enchaînement des étapes de démonstrations pour bon nombre de copies. Les questions non guidées ont été davantage délaissées que par le passé, ce qui est regrettable. »

Top pièges sanctionnés

  • Bilan énergétique sans définition explicite du système (Q2)-2 pts

    « La question s'appuie sur des éléments de cours. Pourtant, la proportion de copies récompensées de la note maximale sur cette question s'élève à moins d'1%. […] Le jury attend un exposé rigoureux du bilan énergétique dans lequel apparaissent : la définition explicite du système […] la mention du premier principe de la thermodynamique […] la justification de l'absence d'un travail. »

  • Loi de Newton confondue avec relation hS(Ts−Ta) (Q4)-1 pts

    « Dans un tel contexte, la réponse doit nécessairement comporter une mention explicite relative à cette continuité que trop de candidats nomment « loi de Newton ». Le jury attend que les candidats s'approprient la relation hS(Ts−Ta) rappelée dans l'énoncé en adaptant les notations et en justifiant le sens du transfert thermique par conducto-convection. »

  • Premier principe en écoulement stationnaire bâclé (Q9)-2 pts

    « Les réponses sont le plus souvent bâclées. Seulement 20% des candidats reconnaissent une situation d'écoulement stationnaire d'un fluide entre les cotes z et z+dz et 17% savent formuler correctement le premier principe pour un système en écoulement stationnaire. »

  • Confusions isenthalpique/isentropique, adiabatique/isotherme (Q17)-1 pts

    « Le jury relève bon nombre de confusions : entre les termes « isenthalpique » et « isentropique » ; entre les termes « adiabatique » et « isotherme » ; ainsi, il n'est pas rare de lire « isentropique donc adiabatique (réversible) donc la température est constante ». »

  • Application numérique en degrés Celsius-2 pts

    « L'application numérique doit être effectuée avec des températures en kelvins et non en degrés Celsius. »

Chapitres clés à maîtriser

Diffusion thermique — équation de la chaleur
Thermodynamique — cycle de Hirn, théorème des moments
Premier principe pour fluide en écoulement stationnaire
Induction électromagnétique — spire en rotation
Chimie des solutions — titrages, loi de Kohlrausch, solubilité

Source : Rapport du jury Centrale-Supélec · Physique PSI, session 2024 · PDF officiel ↗

Ressources

Téléchargements

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Questions fréquentes — 2024

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Préparation Centrale-Supélec · Physique PSI

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