Fiche De Révisions 12.10.13

Fiche de révision : concours blanc n°2 du 12 octobre
I) Introduction :
Bonjour à tous !
Le prochain CB ressemblera davantage à un type concours : il aura 14 questions de physique et 5 de biophysique. Il sera
relativement dense, pensez donc à faire en premier les QCM qui vous paraissent les plus faciles, ne perdez pas trop de temps : 20
minutes de biophy et 1 h de physique.
Nous n’avons pas voulu faire trop de redondance, donc il y aura majoritairement des notions qui n’auront pas été vues au premier
CB :
- 1 QCM de Thermo 1 (statistique)
- 4 QCM de Thermo 2/3 (dont des calculs d’échanges de chaleur et calorimétrie)
- 6 QCM de thermo 4 (diffusion et marche aléatoire)
-3 QCM de thermo 5 (qui sont plutôt basiques, pour ne pas vous surcharger de travail !)
En thermo 5, je ne demande pas la totalité des notions pour ce CB ! Les QCM de Thermo 4 et 5 seront d’une difficulté
modérée, car vous n’avez pas encore eu vos ED.
Bon courage encore,
Adrien
II) Conseils généraux :
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N’oubliez pas votre calculatrice et vos documents.
TOUS les documents sont autorisés : fiches, diapos imprimés, tut’, …
Mais … Les tablettes et téléphones ne le sont pas ! Travaillez seuls, sinon ça risque de vous faire drôle au concours.
Soyez prudents avec les unités et les conversions.
Cochez au fur et à mesure les cases sur la grille !
Bien remplir sa grille ! Numéro de tutorat et pas numéro d’étudiant.
III)
Thermodynamique 1 : introduction statistique
Je connais :
Je sais faire :
□ L’importance des outils statistiques pour traiter la
□ Calculer la probabilité d’évènements
thermodynamique.
équiprobables.
□ Les définitions et propriétés « basiques » des
□ Déterminer un nombre de combinaison ou
probabilités.
d’arrangements.
□ La définition de variable aléatoire, espérance et
□ Choisir les bornes d’intégrations pour la fonction
variance (et écart-type)
□ Ce que représentent les fonctions de densité de
probabilité et de répartition.
densité de probabilité.
□ Déterminer la moyenne et la variance de
variables obéissant à différentes lois de probabilité.
□ En quoi consiste la loi des grands nombres.
□ Choisir la loi de probabilité la mieux adaptée
de Poisson, …
□ Les lois de probabilités continues : loi normale, loi
exponentielle, loi continue uniforme, …
à la situation
□ Utiliser la calculatrice pour la loi binomiale ou de
Poisson
□ Repérer les conditions d’approximation de la loi
binomiale par la loi de Poisson
□ L’utilité du théorème central limite.
□ 1) Utiliser la loi Normale : Déterminer
□ Les lois de probabilités discrètes : loi binomiale, loi
□ L’incertitude de mesure, l’intervalle à 95%.
l’expression de l’intégrale liée à la probabilité à
déterminer.
□ 2) Utiliser la loi Normale : Déterminer une
variable centrée réduite, ainsi que le changement
de borne d’intégrale correspondant.
□ 3) Lire la table de la loi normale pour
déterminer la fonction de répartition.
□ Déterminer une incertitude sur un produit et sur
une somme
Erreurs fréquentes à éviter
Confondre combinaisons et
arrangements
Confondre densité de probabilité et
fonction de répartition
Oublier le changement de variable de X
par U pour la loi normale réduite
Confondre U et f(U) dans la table
normale
IV) Thermodynamique 2 : Système à grand nombre de particules
Je connais :
Je sais faire :
□ La notion d’état thermodynamique
□ Déterminer l’énergie interne ou la variation
(macroscopique et microscopique)
d’énergie interne d’un gaz ou solide
□ La notion d’énergie interne U d’un système.
□ Calculer une force pressante en intégrant la
formule sur une surface
□ La pression et les forces pressantes
□ Exploiter des équations d’état pour déterminer
□ Les constantes R et
une des variables
□ Utiliser ses notions de statistiques pour résoudre
un problème de thermodynamique
□ La conversion de C° en Kelvin
□ Les définitions de variables intensives, extensives.
□ La notion d’équation d’état
□ Le gaz parfait : pression cinétique, énergie
interne, équation d’état…
Erreurs fréquentes à éviter
Négliger ce chapitre parce qu’il est
court et « simple ». Il sert de base pour
la suite !
V) Thermodynamique 3 : Echanges d’énergie et premier principe
Je connais :
Je sais faire :
□ La définition de transformation, quasistatique,
□ Déterminer le type de transformation, la
réversible, …
qualifier.
□ Le vocabulaire qui qualifie les transformations :
□ Calculer le travail pour des systèmes
isotherme, isobare, isochore, …
mécaniques, électriques micro/macroscopique.
□ La définition du travail élémentaire
□ Prendre en compte le type de transformation
□ Par cœur l’énoncé du premier principe
pour calculer travail, chaleur.
□ Utiliser le premier principe de la
thermodynamique pour résoudre des problèmes.
□ Les modes de déplacement de la chaleur
□ Appliquer la loi de Fourier a des surfaces planes
(convection, conduction, radiation), leur particularité
□ L’adjectif adiabatique
constituées d’un ou plusieurs matériaux.
□ Résoudre des problèmes de calorimétrie avec
la relation :
□ La loi de Stephan pour une radiation
□ Déterminer la chaleur d’une réaction à l’aide
de la calorimétrie
□ La loi de Fourier pour une conduction (diffusion
thermique)
□ La définition de l’enthalpie
□ Le fonctionnement d’un calorimètre, la définition
de sa valeur en eau
□ Déterminer la valeur en eau d’un calorimètre
Erreurs fréquentes à éviter
Croire que la chaleur est une
température (alors que c’est une
énergie)
Se tromper sur les conventions de
signe d’énergie : E>0 quand elle rentre,
E<0 quand elle sort
Ignorer les conditions particulières de
chaque transformation
Croire qu’une transformation
adiabatique = isotherme
Oublier le travail des forces non
pressantes (lorsqu’il y en a)
Oublier de convertir en Kelvin les
températures lors de calcul de chaleur
VI) Thermodynamique 4 : Marche aléatoire et diffusion de la matière
Je connais :
□ Le caractère aléatoire du mouvement
Je sais faire :
□ Un bilan de matière.
brownien, son intérêt en biologie.
□ La modélisation des mouvements aléatoires par
□ Résoudre l’équation de diffusion dans des cas
une marche aléatoire.
simples.
□ La densité de probabilité gaussienne de la
□ Exploiter des solutions d’équation de diffusion.
position d’une particule brownienne en fonction du
temps à : 1, 2 ou 3 dimensions.
□ Le comportement d’une marche aléatoire : elle
virevolte autour d’une position moyenne qui est
l’origine.
□ La loi de conservation de la matière.
□ La loi de Fick et la constante de diffusion D
(unité ?).
□ La définition de la densité de courant.
□ La façon d’établir l’équation de diffusion.
□ L’irréversibilité de la diffusion
□ Déterminer un flux de particules à travers une
surface.
□ Utiliser la loi de Fick pour des problèmes de
diffusion divers et variés.
□ Prévoir le comportement macroscopique d’un
système simple
Erreurs fréquentes à éviter
Être prudent lors de la généralisation
de la densité de pb à plusieurs
dimensions.
Utiliser une solution quelconque de
l’équation de diffusion non adaptée au
problème.
Les erreurs d’unités fréquentes pour
les concentrations de matière !
VII) Thermodynamique 5 : Second principe et irréversibilité
Je connais :
Je sais faire :
□ La différence entre un macro-état et un micro-
□ Déterminer le nombre de micro-états
état.
possibles d’un système
□ Parfaitement le postulat de la physique
□ Déterminer l’entropie via sa définition
statistique et ses variations.
statistique.
□ La définition statistique de l’entropie.
□ Déterminer la variation d’entropie au cours
d’une transformation.
□ Qualitativement ce que représente l’entropie
□ Prévoir les échanges de chaleur avec un ou
d’un système.
plusieurs thermostats (sources de chaleur).
□ Parfaitement l’énoncé du second principe
□ La formule de Boltzmann et l’application à
l’aimantation.
□ L’expression très importante :
(système réversible uniquement)
□ La notion de source de chaleur ou thermostat
(température constante !)
Erreurs fréquentes à éviter
Confondre micro-état et macro-état.
Croire que les micro-états ne peuvent
pas être de même énergie.
Attention : Plusieurs micro-états
peuvent correspondre à 1 même
macro état !
Ne pas confondre la
positivité/négativité de l’entropie et sa
croissance/décroissance
Utiliser la relation
quand T
n’est pas constant.
Ne pas distinguer les transformations
irréversibles des transformations
réversibles.