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Annale · 2023★★★Niveau moyenSession du 18 avril 2023

Physique X-ENS PSI 2023 (XSR) — thermogénérateur magnétique

Sujet Physique X-ENS PSI 2023 (XSR) sur les thermogénérateurs magnétiques. 8 parties indépendantes balayant thermodynamique, magnétisme, mécanique, induction. Moyenne 9,493/20, écart-type 3,48. Sujet, top pièges et analyse Hadamard.

Mohamed K.

Mohamed K.

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Session 2023 :

PhysiqueInfoMathsPhysique
Aperçu rapide

Difficulté

★★★Niveau moyen

Moyenne

9.49/20

Top 25%

12.0

Présents

Top piège du sujet : Second principe mal compris (mélanges intégrale/différentielle)

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

9.49

Médiane

9.5

Écart-type

3.48

Q1 (25%)

7.0

Q3 (75%)

12.0

Candidats présents

Analyse

Ce qu'a observé le jury

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

Présentation du sujet

Sujet sur les thermogénérateurs magnétiques. Huit parties (P1 cycle de Carnot, P2 gaz parfait, P3 thermogénérateur thermo, P4 grandeurs magnétiques, P5 énergie magnétique, P6 mécanique, P7 thermique du générateur en régime oscillatoire, P8 capteur de position en régime variable).

Structure de l'épreuve

  1. Partie IParties 1-2 — Cycle de Carnot et gaz parfait(Q1-Q10)Niveau attendu

    Notions essentielles aux machines thermiques. Q1 maîtrise approximative du second principe (mélanges intégrale/différentielle). Q5 unités fausses dans applications numériques. Q7 représentation du cycle sans explication.

  2. Partie IIParties 3-4 — Thermodynamique et grandeurs magnétiques(Q11-Q21)Difficile

    Cycle endoreversible et comparaison Carnot. Lien thermodynamique-magnétique du matériau magnéto-calorique. Q12 question rarement abordée. Q17 dérivées croisées calculées de manière confuse.

  3. Partie IIIParties 5-7 — Énergie magnétique, mécanique, thermique(Q22-Q49)Très difficile

    Force magnétique, étude mécanique, thermique en régime oscillatoire. Q22-Q25 dérivées croisées confuses. Q34 très rarement traitée. Q44 équation de diffusion souvent trouvée mais conditions aux limites mal déterminées.

  4. Partie IVPartie 8 — Capteur de position (régime variable)(Q50-Q59)Très difficile

    Approche électrocinétique en régime variable, lien avec magnétocalorique. Q51-Q54 questions pas particulièrement difficiles, mieux réussies si placées en début. Q55-Q59 réinvestissement très rarement abordé.

Analyse globale du jury

« Le sujet proposé s'intéressait aux thermogénérateurs magnétiques. Cette étude permettait d'aborder plusieurs domaines de la physique, au-delà des problématiques de la thermodynamique intrinsèquement reliées au dispositif étudié. Très peu de questions se prêtent à des réponses succinctes ne nécessitant pas de répondre aux questions précédentes. Le jury ne recommande donc pas de 'papillonner' sur le sujet, c'est une méthode souvent inefficace. »

Top pièges sanctionnés

  • Second principe mal compris (mélanges intégrale/différentielle)-2 pts

    « Cette question s'est montrée révélatrice de la maîtrise approximative d'une notion essentielle du cours, pour un bon nombre de copies. De nombreux mélanges des notations intégrale/différentielle, qui conduit assez souvent à dU = 0 sur un cycle ! Le second principe ne consiste pas uniquement à écrire la variation d'entropie sous forme de bilan. »

  • Représentation du cycle sans explication (Q7)-2 pts

    « La représentation du cycle a été proposée sans aucune explication pour bon nombre de copies, ce qui a évidemment été sanctionné. »

  • Dérivées croisées calculées de manière confuse-2 pts

    « Les dérivées croisées sont souvent calculées de manière confuse, ce qui empêche bon nombre de candidats d'aboutir aux bons résultats. »

  • Conditions aux limites de l'équation de diffusion mal posées (Q44)-2 pts

    « L'équation de diffusion était souvent trouvée mais les conditions aux limites rarement déterminées correctement. »

Chapitres clés à maîtriser

Thermodynamique : cycle de Carnot, second principe, machines thermiques
Magnétisme : énergie magnétique, matériaux magnéto-caloriques
Diffusion thermique, équation de la chaleur
Électrocinétique en régime variable, induction
Couplages thermodynamiques (relations de Maxwell)

Source : Rapport du jury X-ENS · Physique PSI, session 2023 · PDF officiel ↗

Ressources

Téléchargements

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

FAQ

Questions fréquentes — 2023

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