Programmes Physique-Chimie SpéBio2

mercredi 24 février 2021
par  Nicolas Sard

Un doute sur le programme officiel ? Les liens pour le consulter sont sur cette page !

« Programme définitif » permet d’obtenir le programme de la semaine en pdf.


Colles en « mode concours G2E »

Durant les semaines 1 à 4, un-e étudiant-e de chaque groupe passe en « mode concours G2E » :

  • 20 minutes pour préparer, sur table, une question de cours et un exercice (une partie porte sur la Physique et l’autre sur la Chimie)
  • 20 minutes pour leur présentation au tableau
  • Une autre question de cours, un autre exercice ou des questions supplémentaires sur l’exercice posé complètent ensuite l’interrogation.

Colles en « mode concours Agro »

Durant les semaines 5 à 22, un-e étudiant-e de chaque groupe passe en « mode concours Agro » :

  • 15 minutes (à peine) pour préparer, sur table, un sujet « argumentation et échange », en Physique ou en Chimie
  • 30 minutes environ pour la présentation et la discussion au tableau
  • Une question sur un autre sujet peut compléter l’interrogation.

Semaine n° 18 : du 22 au 26 février 2021

Programme définitif

Thermodynamique
Transport convectif de masse et d’énergie (cours et exercices)

  • bilan de matière : système ouvert, surface et volume de contrôle, débits volumique et massique, bilan massique
  • premier principe pour un système ouvert : bilan énergétique en régime stationnaire et premier principe industriel
  • applications : exemples de machines à gaz (compresseur, turbine, chambre de combustion, tuyère), machines hydrauliques, détente de Joule – Thomson

Mécanique
Statique des fluides (cours et exercices)

  • le milieu fluide : état fluide, échelles d’étude, notion de particule fluide, fluide au repos
  • pression au sein d’un fluide au repos : résultante des forces pressantes sur une particule fluide et densité volumique des forces pressantes, équation locale de la statique des fluides, équation fondamentale de la statique des fluides, surfaces isobares, cas d’un fluide incompressible, cas d’un fluide compressible (atmosphère isotherme)
  • résultante des forces pressantes : paroi plane soumise à une pression uniforme, pression différentielle
  • théorème d’Archimède : poussée d’Archimède, démonstration du théorème, poids apparent

Cinématique des fluides (cours)

  • champ des vitesses d’un écoulement : description eulérienne de l’écoulement, vitesse locale et champ des vitesses, lignes et tubes de courant
  • écoulements permanent, unidimensionnel, unidirectionnel
  • débits volumique et massique : définitions, conservation de la masse, conservation du débit massique pour un écoulement permanent ou un fluide incompressible (et conservation du débit volumique dans ce cas)

Bilan énergétique en dynamique des fluides (cours)

  • bilan d’énergie mécanique pour un fluide en écoulement : cas d’un fluide incompressible en écoulement permanent et isotherme, notion de charge, lien avec la thermodynamique
  • écoulement de fluide à travers une machine : pompe ou turbine
  • fluide parfait et relation de Bernoulli : énoncé, conservation de la charge (et de la charge hydraulique)
    bilan de quantité de mouvement et théorème d’Euler ne sont pas au programme

Solutions aqueuses
Réactions électrochimiques (cours et exercices)

  • accepteurs et donneurs d’électrons : transfert d’électrons, couple oxydant / réducteur, nombres d’oxydation, stœchiométrie d’une réaction redox
  • potentiel d’oxydoréduction : fonctionnement d’une pile électrochimique (exemple de la pile Daniell), anode et cathode, potentiel d’électrode, bilan énergétique d’une pile et relation ΔrG = - n F e (démonstration non exigible), formule de Nernst (admise), enthalpie libre de réduction électronique
  • échelle de potentiels : référence et ESH, mesure des potentiels, échelle de potentiels standard
  • force électromotrice et grandeurs thermodynamiques : fonctionnement et usure de la pile (quantité d’électricité débitée), lien entre constante d’équilibre et fém standard, variation de la fém avec la température
  • différents types d’électrodes : première, deuxième et troisième espèces, électrode de verre

Équilibres redox en solution (cours et exercices)

  • diagrammes de prédominance ou d’existence : composés solubles ou non
  • réactions redox en solution : prévision du sens d’évolution, équilibre et unicité du potentiel
  • influence du pH : couples dans lesquels intervient H+ (ou HO-), modification de la nature du couple par propriétés acido-basiques, couples de l’eau
  • influence de la complexation (modification du pouvoir oxydant ou réducteur, stabilisation d’un n.o., détermination expérimentale d’une constante de formation) ou de la précipitation (modification du pouvoir oxydant ou réducteur, détermination expérimentale d’un produit de solubilité)

Diagrammes potentiel - pH (cours)

  • principe : domaines de prédominance ou d’existence, facteurs modifiant le potentiel d’oxydo-réduction, conventions de tracé, diagramme de l’eau
  • diagramme du fer : principe de construction et équations des frontières, exploitation du diagramme
  • autres exemples : zinc, cuivre, chlore, manganèse et iode (méthode de Winkler)

Semaine n° 19 : du 1er au 5 mars 2021

Programme définitif

Mécanique
Statique des fluides (cours et exercices)

  • le milieu fluide : état fluide, échelles d’étude, notion de particule fluide, fluide au repos
  • pression au sein d’un fluide au repos : résultante des forces pressantes sur une particule fluide et densité volumique des forces pressantes, équation locale de la statique des fluides, équation fondamentale de la statique des fluides, surfaces isobares, cas d’un fluide incompressible, cas d’un fluide compressible (atmosphère isotherme)
  • résultante des forces pressantes : paroi plane soumise à une pression uniforme, pression différentielle
  • théorème d’Archimède : poussée d’Archimède, démonstration du théorème, poids apparent

Cinématique des fluides (cours et exercices)

  • champ des vitesses d’un écoulement : description eulérienne de l’écoulement, vitesse locale et champ des vitesses, lignes et tubes de courant
  • écoulements permanent, unidimensionnel, unidirectionnel
  • débits volumique et massique : définitions, conservation de la masse, conservation du débit massique pour un écoulement permanent ou un fluide incompressible (et conservation du débit volumique dans ce cas)

Bilan énergétique en dynamique des fluides (cours)

  • bilan d’énergie mécanique pour un fluide en écoulement : cas d’un fluide incompressible en écoulement permanent et isotherme, notion de charge, lien avec la thermodynamique
  • écoulement de fluide à travers une machine : pompe ou turbine
  • fluide parfait et relation de Bernoulli : énoncé, conservation de la charge (et de la charge hydraulique)
  • applications : jet à l’air libre, vidange d’un récipient (formule de Torricelli), effet Venturi, mesure d’un débit à l’aide de tubes manométriques, mesure d’une vitesse (tube de Pitot)
    bilan de quantité de mouvement et théorème d’Euler ne sont pas au programme

Écoulement d’un fluide visqueux (cours)

  • notion de viscosité : résistance à l’écoulement, vitesse relative nulle par rapport à la paroi, description de l’écoulement de Couette plan, taux de déformation d’une particule fluide, contrainte tangentielle et fluide newtonien en écoulement laminaire plan

Solutions aqueuses
Réactions électrochimiques (cours et exercices)

  • accepteurs et donneurs d’électrons : transfert d’électrons, couple oxydant / réducteur, nombres d’oxydation, stœchiométrie d’une réaction redox
  • potentiel d’oxydoréduction : fonctionnement d’une pile électrochimique (exemple de la pile Daniell), anode et cathode, potentiel d’électrode, bilan énergétique d’une pile et relation ΔrG = - n F e (démonstration non exigible), formule de Nernst (admise), enthalpie libre de réduction électronique
  • échelle de potentiels : référence et ESH, mesure des potentiels, échelle de potentiels standard
  • force électromotrice et grandeurs thermodynamiques : fonctionnement et usure de la pile (quantité d’électricité débitée), lien entre constante d’équilibre et fém standard, variation de la fém avec la température
  • différents types d’électrodes : première, deuxième et troisième espèces, électrode de verre

Équilibres redox en solution (cours et exercices)

  • diagrammes de prédominance ou d’existence : composés solubles ou non
  • réactions redox en solution : prévision du sens d’évolution, équilibre et unicité du potentiel
  • influence du pH : couples dans lesquels intervient H+ (ou HO-), modification de la nature du couple par propriétés acido-basiques, couples de l’eau
  • influence de la complexation (modification du pouvoir oxydant ou réducteur, stabilisation d’un n.o., détermination expérimentale d’une constante de formation) ou de la précipitation (modification du pouvoir oxydant ou réducteur, détermination expérimentale d’un produit de solubilité)

Diagrammes potentiel - pH (cours et exercices)

  • principe : domaines de prédominance ou d’existence, facteurs modifiant le potentiel d’oxydo-réduction, conventions de tracé, diagramme de l’eau
  • diagramme du fer : principe de construction et équations des frontières, exploitation du diagramme
  • autres exemples : zinc, cuivre, chlore, manganèse et iode (méthode de Winkler)

Chimie organique
Tout le programme déjà vu (révisions)

Création de liaisons C-C ou C=C à partir d’un composé carbonylé ou carboxylé (cours)

  • propriétés électrophiles des composés carbonylés : réaction avec le cyanure, réaction de Wittig (déroulement)
    le mécanisme de la réaction entre le carbonylé et l’ylure ainsi que la stéréochimie sont hors programme
  • aldolisation et crotonisation : tautomérie, formation et réactivité des énolates, aldolisation (mécanisme), aldolisation croisée

Semaine n° 20 : du 8 au 12 mars 2021

Programme prévisionnel

Mécanique
Bilan énergétique en dynamique des fluides (cours et exercices)

  • bilan d’énergie mécanique pour un fluide en écoulement : cas d’un fluide incompressible en écoulement permanent et isotherme, notion de charge, lien avec la thermodynamique
  • écoulement de fluide à travers une machine : pompe ou turbine
  • fluide parfait et relation de Bernoulli : énoncé, conservation de la charge (et de la charge hydraulique)
  • applications : jet à l’air libre, vidange d’un récipient (formule de Torricelli), effet Venturi, mesure d’un débit à l’aide de tubes manométriques, mesure d’une vitesse (tube de Pitot)
    bilan de quantité de mouvement et théorème d’Euler ne sont pas au programme

Écoulement d’un fluide visqueux (cours)

  • notion de viscosité : résistance à l’écoulement, vitesse relative nulle par rapport à la paroi, description de l’écoulement de Couette plan, taux de déformation d’une particule fluide, contrainte tangentielle et fluide newtonien en écoulement laminaire plan, profil de vitesse de l’écoulement de Couette (admis), viscosités dynamique et cinématique
  • écoulement de Poiseuille cylindrique : description, profil des vitesses (admis), débit volumique et loi de Poiseuille (calcul exigible si le profil des vitesses est donné), résistance hydraulique, écoulement vertical

Solutions aqueuses
Équilibres redox en solution (cours et exercices)

  • diagrammes de prédominance ou d’existence : composés solubles ou non
  • réactions redox en solution : prévision du sens d’évolution, équilibre et unicité du potentiel
  • influence du pH : couples dans lesquels intervient H+ (ou HO-), modification de la nature du couple par propriétés acido-basiques, couples de l’eau
  • influence de la complexation (modification du pouvoir oxydant ou réducteur, stabilisation d’un n.o., détermination expérimentale d’une constante de formation) ou de la précipitation (modification du pouvoir oxydant ou réducteur, détermination expérimentale d’un produit de solubilité)

Diagrammes potentiel - pH (cours et exercices)

  • principe : domaines de prédominance ou d’existence, facteurs modifiant le potentiel d’oxydo-réduction, conventions de tracé, diagramme de l’eau
  • diagramme du fer : principe de construction et équations des frontières, exploitation du diagramme
  • autres exemples : zinc, cuivre, chlore, manganèse et iode (méthode de Winkler)

Chimie organique
Tout le programme déjà vu (révisions)

Création de liaisons C-C ou C=C à partir d’un composé carbonylé ou carboxylé (cours)

  • propriétés électrophiles des composés carbonylés : réaction avec le cyanure, réaction de Wittig (déroulement)
    le mécanisme de la réaction entre le carbonylé et l’ylure ainsi que la stéréochimie sont hors programme
  • aldolisation et crotonisation : tautomérie, formation et réactivité des énolates, aldolisation (mécanisme), aldolisation croisée, crotonisation (mécanismes : milieu acide, E1CB)
  • alkylation des énolates et synthèse malonique : alkylation d’un composé carbonylé, alkylation du malonate de diéthyle, décarboxylation (bilan)

Semaine n° 21 : du 15 au 19 mars 2021

Programme prévisionnel

Mécanique
Bilan énergétique en dynamique des fluides (cours et exercices)

  • bilan d’énergie mécanique pour un fluide en écoulement : cas d’un fluide incompressible en écoulement permanent et isotherme, notion de charge, lien avec la thermodynamique
  • écoulement de fluide à travers une machine : pompe ou turbine
  • fluide parfait et relation de Bernoulli : énoncé, conservation de la charge (et de la charge hydraulique)
  • applications : jet à l’air libre, vidange d’un récipient (formule de Torricelli), effet Venturi, mesure d’un débit à l’aide de tubes manométriques, mesure d’une vitesse (tube de Pitot)
    bilan de quantité de mouvement et théorème d’Euler ne sont pas au programme

Écoulement d’un fluide visqueux (cours et applications)

  • notion de viscosité : résistance à l’écoulement, vitesse relative nulle par rapport à la paroi, description de l’écoulement de Couette plan, taux de déformation d’une particule fluide, contrainte tangentielle et fluide newtonien en écoulement laminaire plan, profil de vitesse de l’écoulement de Couette (admis), viscosités dynamique et cinématique
  • écoulement de Poiseuille cylindrique : description, profil des vitesses (admis), débit volumique et loi de Poiseuille (calcul exigible si le profil des vitesses est donné), résistance hydraulique, écoulement vertical
  • nombre de Reynolds : régimes laminaire et turbulent, transport de quantité de mouvement par convection et diffusion et temps caractéristiques associés, nombre de Reynolds, lien avec le régime d’écoulement
  • écoulements rampants : définition, écoulement à travers un milieu poreux et loi de Darcy, expression de la perméabilité, sphère en translation dans un fluide et loi de Stokes, viscosimétrie et sédimentation

Cinétique chimique
Cinétique formelle et mécanismes réactionnels (révisions de première année)

Chimie organique
Tout le programme déjà vu (révisions)

Création de liaisons C-C ou C=C à partir d’un composé carbonylé ou carboxylé (cours et exercices)

  • propriétés électrophiles des composés carbonylés : réaction avec le cyanure, réaction de Wittig (déroulement)
    le mécanisme de la réaction entre le carbonylé et l’ylure ainsi que la stéréochimie sont hors programme
  • aldolisation et crotonisation : tautomérie, formation et réactivité des énolates, aldolisation (mécanisme), aldolisation croisée, crotonisation (mécanismes : milieu acide, E1CB)
  • alkylation des énolates et synthèse malonique : alkylation d’un composé carbonylé, alkylation du malonate de diéthyle, décarboxylation (bilan)

Réactions radicalaires (cours)

  • espèces radicalaires : définition, formation par rupture homolytique de liaison, exemples de précurseurs, stabilité des carboradicaux, réactivité

Devoir surveillé le samedi 20 mars

  • Mécanique des fluides
  • Solutions aqueuses
  • Chimie organique

A suivre…

  • Statique du solide
  • Réactions en chaîne ; diagrammes binaires solide-liquide puis liquide-vapeur

Arrêt provisoire des colles : reprise après les écrits !


Oraux blancs du 25 mai au 11 juin 2021

Chaque étudiant passe un oral selon le choix exprimé :

  • en Physique ou en Chimie
  • selon les modalités de la banque choisie

Voir le planning


Documents joints

PDF - 93.7 ko
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Brèves

Quelques liens CPGE

lundi 28 septembre 2020

Sites créés par des associations de professeurs de classe préparatoires présentant certaines filières de CPGE :

Classes préparatoires littéraires : www.prepalitteraire.fr

Classes préparatoires scientifiques : https://prepas.org/

Classes préparatoires scientifiques BCPST : http://prepasbio.org/