Physique, chimie PC - Définition

Introduction

En France, Physique, Chimie ou plus couramment PC est l'une des voies d'orientation de Mathématiques spéciales (Maths Spé) en Classe préparatoire aux grandes écoles avec les filières MP, PSI et PT.

Orientation

La filière PC rassemble des élèves uniquement issus de la filière Physique, Chimie et Science de l'ingénieur PCSI ayant suivi l'option Chimie. Elle comprend les classes PC et PC*. La particularité de cette filière est dans la séparation très claire entre physique et chimie, le programme de chimie comportant une partie chimie organique (non présente dans les autres filières).

Débouchés

Comme toutes les autres filières de Maths Spé (MP, PSI et PT), elle permet via les 6 principaux concours (X-ESPCI, ENS, Mines-Ponts, Centrale-Supélec, Concours communs polytechniques (CCP), e3a) d'accéder aux grandes écoles d'ingénieurs. Il y a cependant un certain nombre de spécificités liées à la filière PC durant les concours.

• Le concours de l'École polytechnique est jumelé avec celui de l'ESPCI ParisTech.
• Le concours commun polytechnique comporte, en plus des ENSI physiques accessibles depuis les autres filières, les ENSI chimie, seulement accessibles depuis la PC. Une épreuve spécifique de chimie (Chimie II) est soumise aux candidats voulant accéder à ces écoles.
• La séparation entre épreuves de physique et épreuves de chimie est tout aussi claire que celle des cours : les candidats passent pour chaque concours, en général, 2 épreuves de physique et 1 épreuve de chimie (sauf pour les CCP), et pas d'épreuve de "physique-chimie" comme dans les autres filières. L'épreuve de chimie est en général composée d'une partie de chimie organique, et d'une partie de chimie non-organique (chimie des solutions aqueuses, thermodynamique chimique, cristallographie, atomistique…).
• A l'oral des CCP, le candidat passe soit une interrogation de chimie et un TP de physique, soit une interrogation de physique et un TP de chimie.

Programme

Matières

Les matières principales (composée de cours, TD et de TP)

Mathématiques (très proche du programme de PSI) ([1])

• Analyse : Espaces vectoriels normés, suites et fonctions à valeurs vectorielles, séries numériques, séries de fonctions, séries entières, séries de Fourier, intégration sur un intervalle quelconque, circulation et intégrales curvilignes, intégrales doubles, équations paramétrées, équations en polaire, espaces préhilbertiens.
• Algèbre linéaire: Espaces vectoriels, déterminants, réduction d'endomorphismes (diagonalisation, trigonalisation), espaces vectoriels euclidiens.
• Géométrie : Courbes et surfaces, équation réduite d'une conique, étude des quadriques.

Physique : ([2])

• Analyse vectorielle: introduction du gradient, des opérateurs divergence, rotationnel, laplacien, théorèmes de Stokes, Green-Ostrogradski.
• Électrocinétique: surtout le TP-cours sur le multivibrateur astable.
• Mécanique ondulatoire : corde vibrante, ondes longitudinales dans un solide, absorption et dispersion, ondes sonores.
• Optique physique : optique ondulatoire, interférences lumineuses, diffraction des ondes lumineuses. TP-cours : l'interféromètre de Michelson, le réseau de diffraction, et la polarisation de la lumière.
• Électromagnétisme : équations de Maxwell, ondes planes électromagnétiques, ondes réfléchies-ondes transmises, rayonnement et diffusion, induction électromagnétique.
• Mécanique des fluides : rappels sur la statique des fluides (étudiée en Maths Sup), physique des systèmes ouverts, écoulements parfaits, viscosité, nombre de Reynolds.
• Thermodynamique et phénomènes diffusifs : rappels du cours de Maths Sup, potentiels thermodynamiques, diffusion des particules, diffusion thermique.
• Mécanique : rappels mécanique du point, mécanique du solide : rotation autour d'un axe fixe, de direction fixe.

Ces différents sujets pouvant être étudiés dans quelque sens que ce soit, de nombreux rapprochements et analogies pouvant être faits. Les TP de 4h, faisant alternances avec ceux de chimie, portent surtout sur l'optique (3 TP-cours), et l'électrocinétique.

Chimie : Le cours fait suite au programme de sup et s'y appuie assez souvent. ([3])

• Thermodynamique et chimie inorganique : principes de la thermodynamique, introduction des fonctions d'états (G, F, H, U, S), des grandeurs de réactions, des potentiels chimiques, de l'affinité chimique, de la variance, évolution des systèmes ("condition d'évolution spontanée -ou naturelle") déplacements et rupture d'équilibre (principe de Le Châtelier), diagrammes binaires (solide-liquide et liquide-vapeur), diagrammes potentiels-pH ("de Pourbaix"), diagrammes d'Ellingham, diagrammes intensité-potentiel, phénomène de corrosion, protection des métaux, obtention des métaux (hydro et pyrométallurgie du zinc), matériaux thermoplastiques.
• Cristallographie : étude des réseaux cc, cfc, hexagonaux. (parfois théorie des bandes)
• Atomistique : orbitales moléculaires, méthode CLOA, méthode d'Huckel simple, théorie de la HO et de la BV.
• Chimie organique : spectroscopie (IR et RMN), propriétés électronique des molécules, réactivité en chimie organique, études des groupes fonctionnels (alcènes, composés carbonylés (aldéhydes et cétones), acides carboxyliques et dérivés, Hydrocarbures aromatiques).

Français/Philosophie : Étude des 3 œuvres au programme.

LV1 (Anglais, Allemand, Espagnol, Italien, Arabe…) : Étude de l'économie, du mode de vie, de la culture (anglais et américains pour LV1 anglais) à travers des articles de presse, entraînement aux 4 types d'épreuve au concours : Thème littéraire (type "Mines-Ponts") ou grammatical (type "E3A"), Version, Contraction croisée (cross-reduction : contraction en anglais d'un texte en français), expression écrite (réponse a une question en anglais).

TIPE/ADS 

• Poursuite dans les recherches et synthèse d'un exposé pour le TIPE
• Entraînement à l'ADS (Analyse de Documents Scientifiques) avec le professeur de physique et/ou le professeur de chimie

Sport : Optionnel en classe "normale", parfois 2 heures obligatoires en classe étoilée.

Emploi du temps

• Mathématiques : 6h de cours, 3h de TD.
• Physique : 6h de cours, 1h de TD, 4h de TP (une semaine sur 2).
• Chimie : 3h de cours, 1h de TD (une semaine sur 2), 4h de TP (une semaine sur 2).
• Français/philosophie : 2h de cours.
• Langue vivante 1 (LV1) : 2H de cours.
• TIPE/ADS: 2H.
• Colles: 2H.
• Devoirs Surveillés (DS): 4H (parfois 3).

Les cours de physique sont séparés des cours de chimie dans cette filière. D'ailleurs, il y a en général un professeur pour chacune de ces matières (En fait, il y a un agrégé de physique et un agrégé de chimie, alors que dans les autres filières, le professeur de physique-chimie est indifféremment agrégé de physique ou de chimie).

Les Khôlles

Elles ont lieu pour les quatre matières : maths, physique, chimie et LV1. Les élèves ont deux colles d'une heure (40 minutes en général pour la LV1) par semaine, par roulements. Une colle de Français/Philosophie a lieu par trimestre.

Informatique

Sur le papier il s'agit de colles. En réalité il s'agit plus volontiers de TP-cours ou TD avec outil informatique.

• Maths : utilisation de Maple pour répondre à des problèmes mathématiques calculatoires (approximations de fonctions par sommes de Riemman, etc.), géométrie, ou simple transposition d'exercices vu en TD.

• Physique : utilisation de Maple pour modéliser des phénomènes physiques (optique, mécanique des fluides…)

• Chimie : Utilisation des logiciels Simultit (solutions aqueuses) et Hückel, logiciels pédagogiques RMN...