Programmes Physique-Chimie SpéBio2

mercredi 18 novembre 2020
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° 9 : du 23 au 27 novembre 2020

Programme définitif

Électrocinétique
Oscillations électriques libres (cours et exercices)

  • bobine inductive : relation entre intensité et tension, énergie magnétique, associations de bobines
  • circuit (R,L) en régime transitoire : établissement ou rupture du courant, bilan énergétique
  • oscillations du circuit (L,C) : équation différentielle et résolution, étude énergétique, analogie électromécanique
  • oscillations du circuit (R,L,C) : équation différentielle, différents régimes libres, analogie électromécanique

Oscillations électriques forcées (cours et exercices)

  • le courant sinusoïdal : caractéristiques, lien entre amplitude et valeur efficace, passage au régime forcé
  • notation complexe : dérivée et primitive avec les grandeurs complexes, application des lois de Kirchhoff
  • impédance et admittance complexes : définitions, cas des dipôles R, L et C, lois d’associations
  • exemples de réponses fréquentielles : amplitudes et déphasages pour les circuits (R,C), (C,R) et (L,C,R)

Filtres linéaires passifs (cours)

  • principe et intérêt du filtrage, notion de superposition des signaux
  • quadripôles et filtres : principe d’étude, fonction de transfert (définition, gain linéaire et déphasage), caractéristiques des filtres (nature, fréquence(s) de coupure et bande passante)
  • exemples de filtres passifs : passe-bas (R,C), passe-haut (C,R)

Solutions aqueuses
Réactions de complexation (cours et exercices)

  • définition, nomenclature
  • complexe de stœchiométrie 1:1 : équilibre de complexation, constantes de formation et de dissociation, échelle de pKd pour un ligand donné, domaines de prédominance des espèces, calcul de concentrations à l’équilibre
  • complexes successifs : constantes successives, diagrammes de prédominance, concentrations à l’équilibre
  • équilibre global : complexes intermédiaires instables, constante globale βn et lien avec les constantes successives
  • stabilité des complexes : compétition entre ions pour un même ligand, compétition entre ligands pour un même ion (et effet chélate), effet du pH (propriétés acides des aquacomplexes et propriétés basiques des ligands)
  • titrages complexométriques : principe et exemples

Thermodynamique chimique
Grandeurs de réaction (cours)

  • définitions et propriétés : grandeur de réaction ΔrX et expression de dX, relation ΔrX = Σ νi Xmi , enthalpie de réaction, entropie de réaction, enthalpie libre de réaction, relation ΔrG = ΔrHT ΔrS
  • conditions standard : définition, état standard d’un constituant physico-chimique, état standard de référence d’un élément, réaction chimique standard, grandeurs standard de réaction, variations de ΔrG° avec la température et approximation d’Ellingham
  • grandeurs tabulées : loi de Hess, réaction standard de formation et grandeurs associées, calcul d’un ΔrG°
  • applications du premier principe : transformation en réacteur monotherme et monobare, transformation adiabatique en réacteur monobare (température de flamme)

Devoir surveillé le samedi 28 novembre

  • Mécanique et électrocinétique
  • Solutions aqueuses et thermodynamique chimique

Semaine n° 10 : du 30 novembre au 4 décembre 2020

Programme définitif

Électrocinétique
Oscillations électriques forcées (cours et exercices)

  • le courant sinusoïdal : caractéristiques, lien entre amplitude et valeur efficace, passage au régime forcé
  • notation complexe : dérivée et primitive avec les grandeurs complexes, application des lois de Kirchhoff
  • impédance et admittance complexes : définitions, cas des dipôles R, L et C, lois d’associations
  • exemples de réponses fréquentielles : amplitudes et déphasages pour les circuits (R,C), (C,R) et (L,C,R)

Filtres linéaires passifs (cours et applications directes)

  • principe et intérêt du filtrage, notion de superposition des signaux
  • quadripôles et filtres : principe d’étude, fonction de transfert (définition, gain linéaire et déphasage), caractéristiques des filtres (nature, fréquence(s) de coupure et bande passante)
  • exemples de filtres passifs : passe-bas, passe-haut, passe-bande, réjecteur, réponses du circuit (R,L,C)
    on évitera tout calcul « compliqué » !

Thermodynamique chimique
Grandeurs de réaction (cours et exercices)

  • définitions et propriétés : grandeur de réaction ΔrX et expression de dX, relation ΔrX = Σ νi Xmi , enthalpie de réaction, entropie de réaction, enthalpie libre de réaction, relation ΔrG = ΔrHT ΔrS
  • conditions standard : définition, état standard d’un constituant physico-chimique, état standard de référence d’un élément, réaction chimique standard, grandeurs standard de réaction, variations de ΔrG° avec la température et approximation d’Ellingham
  • grandeurs tabulées : loi de Hess, réaction standard de formation et grandeurs associées, calcul d’un ΔrG°
  • applications du premier principe : transformation en réacteur monotherme et monobare, transformation adiabatique en réacteur monobare (température de flamme)

Évolution et équilibre d’un système (cours)

  • conditions d’évolution et d’équilibre : expressions de dG avec la création d’entropie, notion d’affinité chimique, critère d’évolution A dξ > 0, situation à l’équilibre, lien avec les potentiels chimiques
  • constante d’équilibre thermodynamique : définition (à partir de ΔrG°), expressions de ΔrG et de A en fonction de Q et K°, relation de Guldberg et Waage (loi d’action des masses), relation entre constantes d’équilibre
  • évolution de G au cours de la transformation : représentation graphique, signification de ΔrG et ΔrG°
  • variation de K° avec la température : relation de Van’t Hoff, température d’inversion d’un équilibre

Semaine n° 11 : du 7 au 11 décembre 2020

Programme prévisionnel

Électrocinétique
Filtres linéaires passifs (cours et exercices)

  • principe et intérêt du filtrage, notion de superposition des signaux
  • quadripôles et filtres : principe d’étude, fonction de transfert (définition, gain linéaire et déphasage), caractéristiques des filtres (nature, fréquence(s) de coupure et bande passante)
  • exemples de filtres passifs : passe-bas, passe-haut, passe-bande, réjecteur, réponses du circuit (R,L,C)
    on évitera tout calcul « compliqué » !

Thermodynamique
Conduction électrique (cours)

  • notions générales pour l’étude des phénomènes de transport : débit, flux, vecteur densité de courant
  • flux électrique : champ et potentiel électriques, principe et grandeurs caractéristiques de la conduction électrique
  • conduction électrique en géométrie axiale : loi d’Ohm locale, conductivité électrique, bilan local en régime stationnaire, loi d’Ohm intégrale et résistance électrique, associations de résistances

Thermodynamique chimique
Grandeurs de réaction (cours et exercices)

  • définitions et propriétés : grandeur de réaction ΔrX et expression de dX, relation ΔrX = Σ νi Xmi , enthalpie de réaction, entropie de réaction, enthalpie libre de réaction, relation ΔrG = ΔrHT ΔrS
  • conditions standard : définition, état standard d’un constituant physico-chimique, état standard de référence d’un élément, réaction chimique standard, grandeurs standard de réaction, variations de ΔrG° avec la température et approximation d’Ellingham
  • grandeurs tabulées : loi de Hess, réaction standard de formation et grandeurs associées, calcul d’un ΔrG°
  • applications du premier principe : transformation en réacteur monotherme et monobare, transformation adiabatique en réacteur monobare (température de flamme)

Évolution et équilibre d’un système (cours et exercices)

  • conditions d’évolution et d’équilibre : expressions de dG avec la création d’entropie, notion d’affinité chimique, critère d’évolution A dξ > 0, situation à l’équilibre, lien avec les potentiels chimiques
  • constante d’équilibre thermodynamique : définition (à partir de ΔrG°), expressions de ΔrG et de A en fonction de Q et K°, relation de Guldberg et Waage (loi d’action des masses), relation entre constantes d’équilibre
  • évolution de G au cours de la transformation : représentation graphique, signification de ΔrG et ΔrG°
  • variation de K° avec la température : relation de Van’t Hoff, température d’inversion d’un équilibre

Déplacement des équilibres (cours)

  • facteurs d’équilibre : variables intensives de contrainte et de composition, notion de facteur d’équilibre
  • variance : définition, « règle des phases » de Gibbs, exemples, équilibres simultanés ou successifs, système particularisé, notions de déplacement ou de rupture d’équilibre
  • lois de déplacement des équilibres : loi de modération, influence de la température, influence de la pression
    les ajouts de constituants ne sont pas au programme

Semaine n° 12 : du 14 au 18 décembre 2020

Programme prévisionnel

Électrocinétique
Filtres linéaires passifs (cours et exercices)

  • principe et intérêt du filtrage, notion de superposition des signaux
  • quadripôles et filtres : principe d’étude, fonction de transfert (définition, gain linéaire et déphasage), caractéristiques des filtres (nature, fréquence(s) de coupure et bande passante)
  • exemples de filtres passifs : passe-bas, passe-haut, passe-bande, réjecteur, réponses du circuit (R,L,C)
    on évitera tout calcul « compliqué » !

Thermodynamique
Conduction électrique (cours et exercices)

  • notions générales pour l’étude des phénomènes de transport : débit, flux, vecteur densité de courant
  • flux électrique : champ et potentiel électriques, principe et grandeurs caractéristiques de la conduction électrique
  • conduction électrique en géométrie axiale : loi d’Ohm locale, conductivité électrique, bilan local en régime stationnaire, loi d’Ohm intégrale et résistance électrique, associations de résistances

Diffusion de particules (cours)

  • phénomène de diffusion : déplacement de particules, grandeurs caractéristiques (densité particulaire, vecteur densité de courant de particules, flux de particules)
  • diffusion en géométrie axiale : loi de Fick, diffusivité et temps caractéristique du transfert, équation locale de la diffusion, cas du régime stationnaire, existence d’une source interne
  • résistances diffusives en symétrie axiale, sphérique ou cylindrique

Conduction thermique (cours)

  • différents types de transferts thermiques, densité de flux thermique et flux thermique
  • conduction thermique en géométrie axiale : loi de Fourier, conductivité thermique, équation locale de la chaleur, cas du régime stationnaire, existence de fuites thermiques ou d’une source interne
  • résistances thermiques en symétrie axiale, sphérique ou cylindrique

Thermodynamique chimique
Évolution et équilibre d’un système (cours et exercices)

  • conditions d’évolution et d’équilibre : expressions de dG avec la création d’entropie, notion d’affinité chimique, critère d’évolution A dξ > 0, situation à l’équilibre, lien avec les potentiels chimiques
  • constante d’équilibre thermodynamique : définition (à partir de ΔrG°), expressions de ΔrG et de A en fonction de Q et K°, relation de Guldberg et Waage (loi d’action des masses), relation entre constantes d’équilibre
  • évolution de G au cours de la transformation : représentation graphique, signification de ΔrG et ΔrG°
  • variation de K° avec la température : relation de Van’t Hoff, température d’inversion d’un équilibre

Déplacement des équilibres (cours et exercices)

  • facteurs d’équilibre : variables intensives de contrainte et de composition, notion de facteur d’équilibre
  • variance : définition, « règle des phases » de Gibbs, exemples, équilibres simultanés ou successifs, système particularisé, notions de déplacement ou de rupture d’équilibre
  • lois de déplacement des équilibres : loi de modération, influence de la température, influence de la pression
    les ajouts de constituants ne sont pas au programme

Solutions aqueuses
Équilibres hétérogènes de précipitation (cours)

  • précipitation d’un sel : principe, produit de solubilité, condition de précipitation, domaine d’existence
  • solubilité et facteurs de solubilité : définition de la solubilité, solubilité dans l’eau pure (ions indifférents dans l’eau, anion basique), effet de la température, effet d’ion commun, précipitation compétitive (deux cations pour un même anion et inversement)

Bonnes vacances et joyeuses fêtes !


A suivre…

  • Ondes électromagnétiques puis acoustiques
  • Précipitation (suite), réactions électrochimiques et équilibres redox en solution

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 - 115 ko
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PDF - 143 ko
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Brèves

Quelques liens CPGE

lundi 28 septembre

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/