Thermodynamique : 1215 questions de concours corrigées
168 épreuves corrigées question par question (Banque PT, CCINP, Centrale, E3A, Autres…), réparties en 6 sous-chapitres.
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Thermodynamique des systèmes : description des états, premier et second principes, machines thermiques, systèmes ouverts, changements d'état, physique statistique.
Les sous-chapitres
Chaque sous-chapitre réunit ses questions de concours, filtrables par difficulté, concours, filière et année.
- Description d'un système thermodynamique259 questions · 34 incontournables
Sup : MP, PC, PSI, PT, MPI, TSI, BCPST
- Premier et second principes296 questions · 54 incontournables
Sup : MP, PC, PSI, PT, MPI, TSI, BCPST
- Machines thermiques245 questions · 57 incontournables
Sup : MP, PC, PSI, PT, MPI, TSI, BCPST
- Systèmes ouverts en écoulement280 questions · 60 incontournables
Sup : BCPST · Spé : MP, PC, PSI, PT, TSI
- Changements d'état du corps pur189 questions · 39 incontournables
Sup : MP, PC, PSI, PT, MPI, TSI, BCPST
- Facteur de Boltzmann et physique statistique157 questions · 31 incontournables
Sup : PC, PSI · Spé : MP
Incontournables
Des questions classiques à savoir refaire, parmi les 241 du chapitre (les plus récentes, une par épreuve). Les autres sont sur les pages des sous-chapitres (filtre « Classiques »).
Banque PT Physique A PT 2026, Q47
On suppose les phases de compression puis de détente lentes. Quelle(s) conséquence(s) cela-a-t-il sur la nature des évolutions du gaz ? Une réponse argumentée est attendue.
Banque PT Physique B PT 2026, Q2
Donner, en la redémontrant, l'expression du rendement de Carnot associé à ce cycle.
CCINP Physique-Chimie TSI 2026, Q2
On donne, en figure 1, le diagramme de phases en coordonnées (P, T) de l'eau. Reproduire ce diagramme sur votre copie et le compléter en plaçant les zones des phases gazeuse, liquide et solide…
CCINP Physique MP 2026, Q22
a) Préciser combien vaut dS pour une transformation adiabatique réversible. b) Montrer que pour une telle transformation, on obtient : dT/T + (γ - 1)dV/V = 0. c) En déduire la relation entre volume…
ENAC Physique MPSI 2026, Q20
On dépose une masse m sur le piston, que l'on a préalablement bloqué. Puis on libère le piston qui s'enfonce dans le gaz, et on admet qu'il s'immobilise (rapidement); un nouvel état d'équilibre…
ENS Physique U PSI 2026, Q5
Rappeler la loi de Laplace. Déterminer l'expression de la compressibilité isentropique χ_S dans le cas d'un gaz parfait à la pression P₀, à la température T₀, de masse volumique ρ₀, et dont l'indice…
X-ENS Modelisation PSI 2026, Q8
Établir l'expression de χ_s pour un gaz parfait en fonction de sa pression P et de γ.
CentraleSupélec Physique 2 PC 2026, Q27
À l'aide d'un bilan d'énergie, montrer que T(t) vérifie l'équation différentielle suivante : dT/dt + a T⁴ = b où a et b sont des constantes positives à exprimer en fonction de Pₜ, S, m, c et σ.
Pièges classiques
Description d'un système thermodynamique
- L'utilisation de la loi des gaz parfaits ou de relations thermodynamiques requiert impérativement la température absolue en kelvins : appliquer une relation de proportionnalité ou un quotient directement à des températures en degrés Celsius conduit à une erreur d'ordre de grandeur.
Questions sources :Mines-Ponts Physique 1 PC 2024, Q3Mines-Ponts Physique 1 PSI 2024, Q3Banque PT Physique B PT 2026, Q8
- Dans les expressions thermodynamiques faisant intervenir la constante des gaz parfaits R ou les unités SI (vitesse du son, vitesse quadratique moyenne, masse volumique), il faut impérativement convertir la masse molaire M en \mathrm{kg\cdot mol^{-1}} et non la laisser en \mathrm{g\cdot mol^{-1}}.
Questions sources :ENS Physique BCPST 2025, Q1Mines-Ponts Physique 1 PC 2025, Q17CentraleSupélec Physique-Chimie 2 PSI 2024, Q5
Premier et second principes
- Ne pas oublier le signe négatif dans la définition du travail des forces de pression reçues par le fluide : \delta W = -P_{\text{ext}}\,\mathrm{d}V. Lors d'une détente (\mathrm{d}V > 0), le travail reçu est négatif, tandis que lors d'une compression (\mathrm{d}V < 0), il est positif.
Questions sources :ENAC Physique MPSI 2025, Q20ENAC Physique MPSI 2026, Q20Mines-Ponts Physique 1 PSI 2025, Q10
- Ne pas confondre transformation isobare (pression interne du système uniforme et constante à tout instant) et transformation monobare (pression extérieure constante). Lors d'une transformation monobare irréversible, le travail des forces de pression s'écrit W = -P_{\text{ext}}\Delta V et ne s'annule pas lors d'une dilatation.
Questions sources :ENAC Physique MPSI 2026, Q20ENS Physique U PSI 2026, Q17
Machines thermiques
- Calculer un rendement ou une efficacité de Carnot avec des températures en degrés Celsius : les températures doivent impérativement être exprimées en kelvins, sous peine d'obtenir des valeurs absurdes même si la différence T_C - T_F au dénominateur est numériquement identique.
Questions sources :Banque PT Physique B PT 2026, Q3CCINP Physique-Chimie TSI 2024, Q43CentraleSupélec Physique-Chimie 1 TSI 2023, Q37
- Oublier le signe négatif sur les transferts cédés par le fluide en convention récepteur : pour un moteur, W < 0, le travail utile extrait vaut donc -W > 0 ; pour une pompe à chaleur, Q_C < 0, la chaleur utile fournie au local vaut -Q_C > 0.
Questions sources :Banque PT Physique B PT 2026, Q1Banque PT Physique B PT 2024, Q3Banque PT Physique B PT 2023, Q23
Systèmes ouverts en écoulement
- Ne pas inverser le numérateur et le dénominateur lors du calcul d'un rendement isentropique : pour un compresseur (machine réceptrice), \eta_c = \frac{w_{\text{is}}}{w_{\text{réel}}} \le 1, alors que pour une turbine (machine motrice), \eta_t = \frac{w_{\text{réel}}}{w_{\text{is}}} \le 1.
Question source :X-ENS Modelisation PSI 2026, Q13
- Ne pas comptabiliser les forces de pression amont et aval dans le travail utile w_u : ce travail d'écoulement ou de transvasement \Delta(Pv) est déjà intégré dans l'enthalpie h = u + Pv.
Questions sources :CentraleSupélec Physique-Chimie 1 PSI 2024, Q16Banque PT Physique A PT 2023, Q16
Changements d'état du corps pur
- Sur un diagramme (P, T), la courbe de fusion de l'eau présente une pente négative (\mathrm{d}P/\mathrm{d}T < 0) due au fait que la glace est moins dense que l'eau liquide (v_s > v_\ell), anomalie remarquable opposée au comportement de la quasi-totalité des autres corps purs.
Questions sources :CCINP Physique PC 2023, Q11E3A Physique-Chimie PC 2023, Q7CentraleSupélec Physique-Chimie 2 TSI 2022, Q7
- Ne pas confondre la liquéfaction (passage gaz vers liquide) et la condensation solide (passage gaz vers solide). En thermodynamique rigoureuse, le terme « condensation » employé seul désigne le passage direct de l'état gazeux à l'état solide.
Question source :CCINP Physique-Chimie TSI 2024, Q44
Facteur de Boltzmann et physique statistique
- Dans l'expérience de Perrin ou la sédimentation d'une suspension colloïdale, il faut utiliser la masse apparente m^* = (\rho - \rho_f)V prenant en compte la poussée d'Archimède, et non la masse propre du grain.
Questions sources :Mines-Ponts Physique 1 MP 2021, Q14Mines-Ponts Physique 1 PC 2021, Q14
- Dans le facteur de Boltzmann \exp(-qV/k_{\mathrm{B}}T), attention au signe de la charge : un potentiel électrique positif favorise la présence des anions (q < 0) et défavorise celle des cations (q > 0).
Question source :ENS Physique BCPST 2022, Q44
Les questions sont classées par sous-chapitre à partir des corrigés détaillés de WikiPrépa ; une question peut relever de deux sous-chapitres. L'année du programme (sup ou spé) suit les programmes officiels en vigueur. Comment les corrigés sont rédigés et relus