Fiche De Révisions 26.10.13

Fiche de révision : concours blanc n°3 du 26 octobre
I) Introduction :
Bonjour à tous,
Le Concours Blanc du 26/10 se rapproche un petit peu plus du concours, puisque la radioactivité fait enfin son entrée. Contenu :
-9 QCM de radioactivité (chapitre 1 et 2)
-4 QCM de thermodynamique.
Voici quelques conseils de base pour mieux aborder ce concours.
1) Assurer les points en Biophysique.
Il y a souvent des points à choper ! Si toutefois les exercices vous paraissent difficiles, vous n’en serez que mieux préparer aux
éventuelles « surprises » du jour J.
2) Commencer par la radioactivité.
Les questions ne sont pas très difficiles, ce sont exclusivement des applications de cours directes cette fois-ci. Si vous rencontrez
des difficultés, gardez votre sang-froid, relisez vos calculs et refaites l’application numérique.
Pour la radioactivité, il ne faut pas arrondir les calculs intermédiaires, sinon vous risquez de perdre en précision, fausser vos
calculs et vous éloignez du résultat. Il peut être bon de privilégier le calcul littéral autant que possible !
3) Faire les questions qui vous paraissent abordable en thermo.
Il y a parfois des exercices abordables en thermo, profitez donc de vos expériences (ED et CB précédents) pour vous en sortir.
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 !
Ne pas arrondir les calculs intermédaires.
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
□ Connaître le mode de fonctionnement d’une
machine thermique.
□ La formule de Boltzmann et l’application à
□ Connaître le rendement maximal de Carnot, et
le rendement d’un moteur.
l’aimantation.
□ L’expression très importante :
(système réversible uniquement)
□ La notion de source de chaleur ou thermostat
(température constante !), les machines
thermiques
□ L’identité thermodynamique
□ La notion de réservoir à pression, comportement
et entropie d’un tel système.
□ Les notions de potentiel, d’énergie libre,
d’enthalpie libre et de potentiel chimique.
□ La pression de Laplace
□ La pression osmotique, la formule de Stirling
□ Être capable d’effectuer des calculs de
potentiel, énergie libre, enthalpie libre, … pour
des transformations diverses et variées.
□ Réfléchir à des problèmes faisant intervenir des
membranes (pression osmotique).
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.
Le rendement est compris entre 0 et
1.
VIII)
Radioactivité 1 : noyaux et particules
Je connais :
□ La composition d’un atome.
Je sais faire :
□ Calculer le nombre de protons ou de neutrons
Erreurs fréquentes à éviter
Confondre neutrons et nucléons.
d’une particule à l’aide des lois de Soddy
□ Les ordres de grandeurs des masses des
□ Reconnaître les isotopes, isogones, …
Toutes les erreurs de conversions
d’énergie et de masse.
□ La terminologie Z et A.
□ Calculer la masse d’une particule
□ Les noms des particules et antiparticules, leur
□ Convertir les kg en UMA et inversement.
Se tromper de signe pour la charge
d’un positron/électron
Utiliser la relation d’Einstein lorsque les
unités ne sont pas toutes en SI
(masses en kg, c en m/s, E en J).
Inverser dans le calcul de Q la masse
des noyaux pères et fils.
constituants d’un atome.
masse et charge.
□ L’U.M.A. (unité de masse atomique),
l’équivalence masse-énergie.
□ L’eV (électron-Volt)
□ Convertir les eV en Joule et
inversement.
□ Déterminer l’énergie correspondant à une
Se tromper dans l’unité de .
masse en UMA ou kg.
□ La relation d’Einstein.
□ Calculer l’énergie de liaison d’un atome.
□ L’énergie de liaison
énergie
□ La loi de décroissance radioactive.
□ Déterminer une particule inconnue dans une
transformation radioactive.
□ Calculer le Q d’une réaction de différentes
manières, conclure si elle est endo/exothermique
□ Extraire de l’expression de la décroissance
□ Les différentes grandeurs liées à la
□ Passer de
décroissance radioactive
□ L’activité radioactive
□ Calculer un rapport de branchement.
□ Les lois de conservation de masse, charges et
□ Le principe de la désintégration en chaîne
à
ou
et inversement.
Les erreurs à la calculette sont très,
très, très fréquentes ! Tapez bien !
IX) Radioactivité 2 : transformations des radionucléides.
Je connais :
Je sais faire :
Pour les transformations suivantes,
□ Appliquer toutes les notions pour résoudre des
problèmes variés de radioactivité.
l’équation, les caractéristiques, la
particule associée et le bilan énergétique :
□ Radioactivité
□ Déterminer les particules filles d’une
transformation et nommer les transformations.
□ Radioactivité
et l’existence d’un seuil
énergétique, sa valeur.
□ Radioactivité
□ Choisir entre un neutrino et un antineutrino
□ Radioactivité (désexcitation d’un noyau par
□ Calculer un flux de particules.
rayonnement)
□ Capture électronique
dans une équation de désintégration.
□ Exclure la radioactivité
en dessous du seuil
d’énergie.
□ Calculer l’activité d’une cible suite à son
activation
□ Fission
□ Calculer la fluence
□ Fusion
□ Ecrire les équations de fissions et de fusion.
□ L’activation d’une cible et sa fluence (unité ?)
□ Penser aux réactions en chaînes.
Erreurs fréquentes à éviter
Aller trop vite parce que ça vous parait
facile.
Oublier que le neutrino ne possède
pas de masse.
Choisir la
alors que le seuil n’est
pas atteint.
Confondre les conventions sur le
signe de Q (endo/exo)
Ne pas vérifier qu’il y ait plusieurs
réponses exactes.