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Vous voulez vraiment être des scientifiques ? 30 mars 2013

Posted by NiCl2 in science.
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La science, c’est une passion. Quand on a vraiment la fibre scientifique, on est prêt à tout, même à payer de sa personne, bref, à donner son corps sans compter. Voilà qui devrait plaire à M. K !

Evidemment, il y a un mais.

Donner son corps, c’est bien beau, mais à qui ? Un vrai scientifique n’hésite pas, il le donne à n’importe qui, même à une veuve, et il ne fait pas mine d’être dégouté. La preuve est là.

Maintenant, vous savez pourquoi M. K s’est reconverti dans l’enseignement.

Conseil de classe du deuxième trimestre 16 mars 2013

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Le conseil de classe du deuxième trimestre aura lieu la semaine prochaine. Il est beaucoup plus important que celui du premier trimestre, et je ne peux que vous inciter à communiquer aux délégués les informations dont vous souhaitez nous faire part.

Traditionnellement, lors de ce conseil de classe, nous émettons à destination de celles et ceux d’entre vous qui nous paraissent un peu en difficulté la recommandation de prévoir une orientation alternative à une seconde année de BCPST.
Ceci ne signifie absolument pas que nous décidions d’ores et déjà du passage en deuxième année lors de ce conseil de classe. Il est fréquent que des élèves à qui nous avons recommandé de prévoir une porte de sortie soient admis en seconde année lors du conseil de classe du troisième trimestre. C’est même le cas le plus fréquent.

Pour être tout à fait clair, notre souci est de n’envoyer en seconde année que des élèves dont nous pensons qu’ils ont une chance raisonnable d’intégrer une école (quelle qu’elle soit) en 5/2. A contrario, si nous pensons que l’échec est au bout de la deuxième année, nous n’autorisons pas le passage. Ce n’est évidemment pas une science exacte, mais nous avons déjà eu des élèves qui ont quitté la 5/2 en n’ayant littéralement aucune école, autrement dit en ayant perdu 3 années. Notre position est donc de ne laisser personne s’engager sur une voie sans issue.

En conséquence, qu’il soit bien clair que nous ne nous laisserons pas impressionner par quelqu’un qui n’aurait pas prévu de réorientation, alors même que nous le lui avions conseillé. Que vous n’ayez rien prévu ne nous fera pas changer notre décision si nous devions vous refuser le passage en seconde année.

Je souhaite qu’il soit bien clair que ne pas passer en seconde année n’est pas une sanction de notre part. Il existe d’autres voies pour entrer dans des écoles d’ingénieurs, qui valorisent d’autres qualités que celles qui sont payantes en prépa, et qui par voie de conséquence sont plus adaptées à certaines et certains d’entre vous. Nous avons des anciens élèves que nous n’avons pas autorisé à passer en seconde année, et qui ont intégré une école agro par une autre voie, alors même qu’ils y auraient échoué par la filière prépa. Notre décision est prise dans votre intérêt, même si, encore une fois, nous ne prétendons pas à l’infaillibilité.

Correction du devoir en temps limité de physique n°6 16 mars 2013

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Le devoir de physique a été diversement réussi, avec un grand écart sur les notes, puisque je n’ai pu faire autrement que mettre 23,5 à la meilleure copie, faute de quoi la moyenne eût été trop basse. Celle-ci s’établit à 11/20 ; 27 copies ont une note supérieure à 10, et 4 ont entre 9 et 10.

Congélation d’un aliment

Ce problème ne présentait aucune difficulté. L’équation différentielle a été établie correctement par à peu près tout le monde, même si on peut déplorer quelques patouillages dans la justification. Rappelons que pour une transformation isobare, dH = δQ est applicable par coeur sans justification (autre que de dire que c’est isobare). Cela ne doit pas vous faire croire que la thermodynamique soit facile ; dans un sujet d’écrit ou d’oral, on vous aurait simplement demandé d’établir l’équation donnant la température en fonction du temps, à vous de faire tout le travail (trouver l’équation différentielle et l’intégrer proprement).
A propos de l’intégration, on peut déplorer que trop peu d’entre vous soient encore capables de faire ce qui ne vous posait pas de problème en décembre : une équation différentielle du premier ordre à coefficients constants, comme pour un circuit RC. Il apparait d’ailleurs une constante de temps du genre RC, sauf que C est la capacité thermique et R la résistance thermique.
Cela nous amène naturellement à parler de la constante de temps, qui apparaissait d’une part dans une exponentielle de la forme exp(-t/τ), montrant de façon évidente que tau est homogène à un temps. Comme d’autre part on avait une expression de la forme dt/mcR, il est à peu près évident que mcR est homogène à un temps. Réussir dans ces conditions à dire que τ est l’inverse de mcR, c’est navrant ! L’analyse dimensionnelle est très fructueuse lorsqu’on consent à la faire proprement.

Au cours du refroidissement du solide, l’équation est de la même forme, mais la constante de temps n’est pas la même puisque la capacité thermique du solide est différente de celle du liquide.

La chaleur échangée lors du changement d’état a bien été identifiée à ΔH, mais le signe négatif a été trop souvent oublié dans l’expression de ΔH en fonction de la chaleur latente de fusion : on ne fait pas une fusion mais une congélation.

Enfin, je suis navré de voir que, même avec les expressions exactes, les applications numériques soient à ce point sabotées. Qui a dit qu’une formule appliquée avec les unités du système international pouvait faire sortir un temps en heures ou en minutes ? Que l’unité légale du temps soit la seconde, c’est impardonnable de ne pas le savoir.

L’équilibre liquide-vapeur de l’eau

Dans l’ensemble, la lecture des diagrammes en coordonnées (T, P) et (P, v) est correcte, ce qui est bien. Je n’ai pas été casse-pieds et je n’ai pas compté faux lorsque la pente de la courbe de fusion était positive dans le diagramme de phases ; je vous rappelle néanmoins que cette pente est négative dans le cas de l’eau, qui est une exception. Cela dit, le positionnement des points B et D sur le diagramme de phases mériterait que vous y reveniez un peu : les deux points sont confondus puisqu’ils sont tous les deux sur la courbe de vaporisation à la température T1.
Je ne peux que vous inciter à lire attentivement les questions de sorte à y répondre complètement et précisément. Lorsqu’on demande le volume du systèmes aux points B et D, on attend un volume (en m3) et non pas un volume massique (en m3/kg). Remarquons au passage que multiplier par 0,5 sans erreur relève de l’exploit pour un certain nombre d’entre vous.

La détermination de la pression au point E n’a pas été un succès, ce qui n’est pas à votre honneur dans la mesure où un tel exercice a été fait en TD. Dans une expression du genre dv = – χ v dP, l’intégration nécessite de séparer les variables dv/v = – χ dP, ou alors d’intégrer directement à condition de faire clairement une hypothèse pertinente sur la très faible variation du volume.

Je m’étonne d’un aussi faible nombre de réponse (bonne ou juste) à la question 6, qui ne nécessitait que d’appliquer le théorème des moments par simple lecture de la courbe. Aucune difficulté donc, sinon de connaitre la formule.

Je suis heureux de constater que la question 7 a été plutôt bien traitée, et que la majorité d’entre vous a compris comment on réalise une transformation isotherme. Il reste cependant quelques irréductibles qui confondent isotherme et adiabatique, et pour ceux-là, il va falloir régler ça au plus vite, car c’est une erreur qui ne pardonne pas.

Les calculs de travaux et l’application du premier principe n’ont pas été couronnés de succès, mais d’un autre côté je sais par expérience qu’il est rare que le premier devoir sur le sujet soit très réussi.
Je me permettrais tout de même de faire remarquer qu’il n’est pas question de calculer le travail ou la variation d’énergie interne de la même façon entre B et D où le système est biphasique, qu’entre A et B où le système est un gaz parfait. Cela reviendrait à appliquer l’équation des gaz parfaits à un mélange de vapeur et de liquide, ce qui fait désordre.

Notons pour finir que la dernière question du problème était un peu limite (c’est le danger de faire des copier-coller en écrivant un sujet de devoir). Comme un mien collègue, dont le cerveau est nettement plus performant que le mien, me le faisait remarquer, il est assez tendancieux de faire calculer un travail des forces pressantes sur une phase condensée (donc de considérer que le volume varie) et dans le même temps de faire supposer que l’énergie interne de ladite phase condensée est constante car la température l’est, autrement dit de négliger le terme en dV dans l’expression de dU. Je pressens bien que c’est à cause de cela que tout le monde n’a pas eu 20. Mea culpa.

Correction du devoir en temps limité de chimie n°6 16 mars 2013

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Le devoir de chimie est moyennement réussi, avec une moyenne de 10,8/20, un peu inférieure à ce que j’attendais. La moyenne est atteinte par 26 copies, et 5 ont entre 9 et 10.

Une remarque très générale pour commencer, concernant la manière d’écrire les mécanismes. Je sais qu’en biologie, il est tout à fait admis de faire plein de flèches pour montrer qu’il se passe plein de choses au cours d’une réaction. Cependant, en chimie, il est d’usage de décomposer un processus réactionnel en une suite de processus élémentaires (les étapes de la réaction), sachant qu’au cours d’une étape, il est rarissime qu’il se passe plus d’une seule chose. Si on prend l’exemple de la réaction passant de A à B dans le problème sur la méthylation, on a successivement une SN2 puis une réaction acido-basique. Bien sûr, lorsque la réaction a lieu dans le site actif d’une enzyme, il se peut que les étapes d’un mécanisme soit quasiment simultanées du fait de l’organisation spatiale des espèces en réaction, mais c’est justement pour cela qu’une enzyme accélère tant les réactions !
D’autre part, je ne saurais trop insister sur la signification des flèches : une flèche part d’un doublet d’électrons pour arriver sur un atome, signifiant par là que les électrons de ce doublet sont mis en partage avec cet atome ou carrément relocalisés sur cet atome. Une flèche a donc un commencement clairement identifiable et une extrémité tout aussi clairement identifiable, faute de quoi les points ne seront pas identifiables, eux.

Concernant les réactions de méthylation.

Je ne peux que déplorer que trop d’élèves aient invoqué une réaction de SN1 avec l’iodure de méthyle, et n’aient pas du tout été gênés d’écrire un carbocation CH3+, qui soit dit en passant n’est même pas primaire puisque le carbone lacunaire n’est lié à aucun carbone. Je pense que nous avons assez insisté sur la stabilité des carbocations pour pouvoir m’insurger, voire me fâcher, contre de telles absurdités. Il arrive un moment où il faut avoir quelques réflexes, faute de quoi vous courez à la catastrophe.

Je rappelle également que la différence de réactivité entre les liaisons CCl et CI n’est pas une question de polarité, car la liaison CCl est davantage polarisée que la liaison CI (le chlore est plus électronégatif que l’iode) ; c’est une question de polarisabilité (le nuage électronique de CI est plus déformable que celui de CCl). Ce n’est pas du tout la même chose, et cela aussi, il va falloir que ça entre dans vos petits crânes.

Je suis un peu déçu des réponses aux questions 5 et 7. Tout d’abord, il est tout de même curieux que vous fassiez exactement le même mécanisme sur les composés A et C, alors que l’énoncé invitait à expliquer pourquoi ce n’était pas la même chose. Un peu de bon sens que diable ! La réaction de A à B était parfaitement classique : une SN2 avec un nucléophile portant un H labile, suivie d’une réaction acido-basique pour arracher le H sur l’ammonium. Les invocations comme quoi l’ion hydrogénocarbonate serait nucléophile sont navrantes dans la mesure où ce point a déjà été évoqué plusieurs fois, y compris récemment en TP.
La discussion sur la réactivité du composé C a été totalement sabotée. Quasiment personne n’a été capable de dire que le doublet sur l’azote était conjugué avec le doublet pi de la liaison carbonyle, et que de ce fait, l’azote était beaucoup moins nucléophile que dans A. Il me semble pourtant que c’est précisément sur une amine et un amide que j’ai discuté des effets de la conjugaison sur la réactivité. Certes, c’était dans le cours sur la délocalisation électronique, qui a été fait en novembre (autant dire avant le déluge), mais quand même. Dans exactement un an, ne vous en déplaise, il faudra aussi connaitre le cours sur la délocalisation électronique.

Les réponses aux questions 8 et 9 n’ont pas été tellement plus réussies. Quasiment tout le monde a prétendu que les BCPST étaient nettement supérieurs aux autres filières, mais honnêtement, vous ne m’avez pas tellement convaincu. Il ne suffit pas de dire que l’activation par le chlorure de tosyle est meilleure que l’activation par l’acide sulfurique, ce qui n’est d’ailleurs pas très convaincant en soi. On sait activer des alcools avec un acide, et ça marche très bien. Le problème était qu’en milieu acide, l’amine se transforme en son acide conjugué et n’est donc plus nucléophile puisqu’elle n’a plus de doublet. Un peu moins de fanfaronnade, les BCPST !

Les dernières réactions, sur la formation de l’adrénaline, n’étaient qu’une application de ce qui précédait. Je rappelle que la paraphrase ne rapporte pas de point, et que dire que la seconde réaction est une méthylation n’a absolument aucun intérêt. On voulait savoir selon quel mécanisme la réaction avait lieu.
L’ATP n’est pas là pour activer le soufre de la méthionine, mais pour activer la fonction alcool de l’adénosine. Encore une fois, le mécanisme est une SN2, et il est hors de question d’invoquer un carbocation primaire ! Le groupe adénosine est en revanche un activateur de la liaison S-CH3, permettant la formation d’un bon nucléofuge.

Concernant les réactions d’élimination

Tout d’abord, je ne peux encore une fois que déplorer que vous ne lisiez pas attentivement les énoncés. Le 2-chlorobutane étant un chloroalcane secondaire, on sait que la détermination du mécanisme E1 ou E2 est délicate ; dans ce cas, comme je l’ai dit à de multiples reprises, l’énoncé vous donne les indices permettant de conclure sans douleur. Ici, il est explicitement dit que la réaction est bimoléculaire, pourquoi alors aller invoquer je ne sais quelle raison plus ou moins pertinente ?

Je suis déçu du faible nombre parmi vous qui connaisse la conformation anticoplanaire, et qui soit capable d’écrire proprement un mécanisme d’élimination sur cette conformation convenablement représentée pour arriver aux alcènes ayant les bonnes configurations. Notons au passage que comme celles-ci sont données par l’énoncé, il est gonflé de réussir à trouver les diastéréoisomères des alcènes attendus !

Les conformations des cyclohexanes ont été moins catastrophiques que ce que je craignais, même si la géométrie du substituant en position équatoriale a été souvent malmenée. Rappelons que la conformation bateau n’est pas un conformère, puisqu’il ne s’agit pas d’un minimum d’énergie potentielle de la molécule. Pour ceux qui connaissaient la notion de conformation anticoplanaire, il était aisé de constater qu’elle n’est possible que lorsque le brome est en position axiale.

Le reste n’était qu’une application de ce qui précédait, et ne nécessitait pas de grand discours ni de schémas compliqués. Il suffisait de positionner le brome, le H et le D en β sur la représentation perspective de la molécule.
Remarquons au passage qu’encore une fois vous n’allez pas à la simplicité pour discuter du mécanisme E1 ou E2 de la réaction. Il suffisait de remarquer qu’elle était manifestement stéréosélective, puisqu’à chaque fois un seul stéréoisomère est obtenu ; c’est donc évidemment une E2.

SCANDALE ! 12 mars 2013

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QUI EST LA LANGUE DE VIPERE QUI PRETEND QUE J’AI DES RIDES ?

Le roman du mois de janvier 12 février 2013

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Le mois de janvier est déjà fini depuis belle lurette, mais tant pis. Je vous propose ce mois-ci un livre épatant quoique pas rigolo du tout, mais alors pas du tout. Il ne s’agit pas d’une autobiographie au sens strict, mais d’une fiction basée sur le récit de sa vie qu’un soudanais réfugié aux Etats-Unis a fait à un écrivain américain, Dave Eggers. Ce Soudanais fait partie de la communauté chrétienne qui vit au sud du Soudan, et qui s’est trouvée prise dans la guerre civile qui a opposé le pouvoir central aux mains de Musulmans extrémistes à la rébellion chrétienne tout aussi peu civilisée, et qui a aboutit a une autonomie relative du sud Soudan vis-à-vis du nord. Cette guerre civile a été suivie, plus récemment, de la guerre au Darfour, et est loin d’être totalement terminée, puisque le sud Soudan est riche en pétrole.

Le protagoniste du récit, Achak, s’est enfuit de son village lors d’une razzia opérée par des miliciens du nord du pays, manipulés par le pouvoir central. Ces miliciens avaient un double but : emmener des femmes et des enfants en esclavage (si, si, ça existe encore) et récupérer les paturages pour leur propre bétail. Achak est donc parti seul, en laissant pour morts ses parents et ses frères et soeurs (ses parents ont en fait survécus). Il s’est joint à un groupe d’enfants fuyant comme lui vers le sud et une hypothétique terre d’accueil. Ce qu’il a vécu est inimaginable, surtout à notre époque. Lorsqu’il raconte que les lions venaient se servir dans la file des enfants sous-nourris et tenant à peine debout, ou que celui qui nageait à côté de lui en traversant un fleuve a été mangé par un crocodile, on croit rêver. Absolument pas larmoyant ni pathétique, ce livre raconte le quotidien d’un orphelin dans les camps de réfugiés, en Ethiopie puis au Kénya, la survie grâce aux combines et aux bidouilles, l’absence d’avenir, les filles mariées contre argent, l’espoir d’être accueilli aux Etats-Unis, et une certaine désillusion une fois arrivé là-bas.

C’est un livre très bien écrit, très intéressant. Il met du concret sur ce qui reste assez totalement abstrait malgré les fugaces images qu’on peut en avoir : c’est quoi la vie dans un camp de 100 000 réfugiés ? Passionnant, mais pas drôle du tout.

Le grand Quoi, de Dave Eggers, disponible chez Gallimard en collection folio.

Corrigé du devoir en temps limité de physique n°5 12 février 2013

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Le devoir en temps limité de physique n°5 a eu un succès mitigé, pour ne pas dire qu’il est décevant. D’un autre côté, je ne vais pas faire semblant de m’en étonner, l’électricité étant, de l’avis général, la bête noire des élèves de BCPST. La moyenne du devoir est de 9,6/20, avec 16 notes supérieures à 10 et 2 notes entre 9 et 10.

Problème d’électricité

La première partie de l’électricité, qui n’était qu’une question de cours, a été correctement traitée, montrant clairement un travail de la majorité d’entre vous et une connaissance manifeste du cours. On peut déplorer les personnes qui, dans un élan louable visant à transformer l’impédance du condensateur, écrivent que 1/jCω = -jCω au lieu de -j/Cω. Attention aux sottises ! La discussion du retard ou de l’avance de i par rapport à e consistait tout simplement à remarquer que le déphasage pouvait être positif ou négatif, puisque son expression faisait apparaitre la différence de deux termes. Les personnes qui m’ont expliqué que i était nécessairement en retard parce que le courant commence par entrer dans la bobine se fourvoient totalement. L’ordre des dipôles n’a aucune importance !

Je ne sais pas d’où sort que certains résolvent les problèmes en régime sinusoïdal forcé en écrivant explicitement les équations différentielles du circuit. Ceci est absolument idiot, puisque la notation complexe et la notion d’impédance ont été créées dans le but de n’avoir jamais à écrire d’équation différentielle, mais bien au contraire à ramener le problème à une résolution analogue à ce qui se passe en régime continu lorsqu’il n’y a que des résistances.

Je suis ravi que beaucoup d’entre vous aient assimilé les problèmes de masse qui apparaissent lorsqu’on veut suivre simultanément deux tensions sur un oscillo. Curieusement, vous avez moins bien expliqué que pour visualiser i, on visualise la tension aux bornes d’une résistance traversée par ce courant (et pas par un autre, soit dit en passant). Ces problèmes de masse doivent être clairement expliqué à l’aide d’un schéma qui fait apparaitre les deux fils de branchement et la masse du montage. Je vous renvoie au TP pour cette question qui est un classique du concours agro (surtout à l’oral).

Pour terminer, je précise que la dernière question ne nécessitait pas de calculer explicitement le déphasage. Il suffisait de constater que i était en retard sur e, et d’utiliser la réponse à la question 4, qui discutait justement de retard ou de l’avance de i.

Le problème sur les puissances n’était pas du tout difficile, puisqu’il ne nécessitait que deux formules : P=UI cos φ et Z=u/i. Il n’a pratiquement pas été traité au-delà de la question 2. Je note cependant que certains ont pratiquement tout traité.

Concernant la thermodynamique, qui était un problème d’une simplicité enfantine ne nécessitant rigoureusement aucune connaissance que manipuler l’équation des gaz parfait, je suis un peu déçu. J’ai déjà eu l’occasion de dire que lorsqu’on demande de justifier que des données expérimentales valident une loi, il ne s’agit pas juste de dire que en gros, ça varie dans le bon sens. Si P est proportionnel à ρ pour un gaz parfait, on ne peut pas affirmer que les données valident le modèle en se contentant de montrer que P augmente quand ρ augmente, mais il faut montrer que cette augmentation est linéaire. Une parabole ou une exponentielle sont aussi croissante. Le plus illustratif est de reporter les points sur un graphique, car même s’il ne vous est pas explicitement demandé de tracer un graphique, vous avez le droit, et même parfois le devoir d’en faire un. Soit dit en passant, une fois le graphique fait, la détermination de la pente donne directement la masse molaire sans avoir à faire de calcul supplémentaire ou presque, et en prenant en compte toutes les mesures à disposition. Notons qu’il ne suffit pas de calculer M à l’aide d’un couple de point pour que ce soit satisfaisant, car s’il y a plusieurs mesures expérimentales, c’est en les considérant toutes qu’on minimise les incertitudes de mesures.

Je constate avec un rien de consternation que bien peu d’entre vous ont pensé à determiner la configuration électronique du xénon pour justifier son comportement de gaz monoatomique.

Corrigé du devoir en temps limité de chimie n°5 12 février 2013

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Le devoir en temps limité de chimie n°5 a été relativement bien réussi, avec une moyenne de classe de 11,7/20. La moyenne est atteinte par 33 copies, et 3 copies ont entre 9 et 10.

La première partie du problème, très classique, a montré que les réactions et les mécanismes sont connus et maitrisés par la plupart d’entre vous, ce qui est déjà très bien. La discussion sur la régiosélectivité dans l’addition électrophile sur un alcène est correctement faite, même s’il serait souhaitable que le vocabulaire soit plus précis. Il n’y a pas d’effet inducteur ni d’induction en chimie, mais un effet inductif, dont il serait d’ailleurs bon de préciser s’il est donneur ou attracteur (du point de vue du carbocation à stabiliser). La discussion sur la stéréosélectivité est également correcte pour ce qui est de l’addition de HX sur un alcène.

On peut déplorer que le nombre de stéréoisomères du composé D ait été si maltraité. La présence d’un carbone asymétrique pouvant se trouver sous deux formes a été identifiée, mais le fait que la double liaison puisse être Z ou E n’a pas eu beaucoup d’écho dans les copies, même dans celle qui ont, à un moment ou à un autre signalé que la double liaison est E dans D !

Enfin, il faut absolument vous mettre dans la tête qu’un problème fait un tout, et que s’il se termine par une question originale, il y a fort à parier que les questions précédentes sont là pour vous mettre la puce à l’oreille. C’était bien le cas de la question 7 de ce problème.

La seconde partie a mal commencé. La plupart de ceux qui ont voulu définir la conjugaison l’ont fait par une de ses conséquences (en l’occurence la stabilisation qui en résulte). Par ailleurs, les données permettaient d’évaluer l’énergie de résonance, et je doute avoir lu ce terme dans plus d’une copie.

Les réactions sur le composé A n’ont pas posé de problème, ce qui est à la fois normal et réconfortant, puisqu’il s’agissait de réactions très classiques. On peut déplorer cependant que dans les discussions stéréochimiques, le carbone asymétrique présent dans le composé de départ A et qui reste inchangé dans toutes les réactions ait rarement été pris en compte. Il faisaient que la dibromation par exemple menait non pas à un couple d’énantiomères, mais à deux diastéréoisomères.

Les réactions sur le diène conjugué ont été moins réussies. Pour des raisons qui me sont mystérieuses, vous vous obstinez à vouloir délocaliser tous les doublets en même temps pour écrire des formes résonantes, ce qui vous complique la vie (et vous n’en avez pas besoin). Délocalisez d’abord le premier doublet pour obtenir une première forme résonante, puis le deuxième doublet à partir de cette première forme résonante, etc. On ne doit déplacer plusieurs doublets en même temps que s’il n’est pas possible d’écrire une forme mésomère acceptable en n’en déplaçant qu’un seul. D’une façon générale, lorsqu’il apparait des produits inattendus, il vaut mieux essayer d’expliquer leur formation en considérant les formes résonantes de l’intermédaire réactionnel (le carbocation en l’occurence) qu’en considérant les formes résonantes du réactif.

Quelques remarques plus générales.
1) Lisez l’énoncé avant de répondre aux questions. Lorsque l’énoncé est « montrer qu’on obtient deux stéréoisomères », il est d’un effet déplorable d’entamer une discussion d’une page pour expliquer qu’on ne va obtenir qu’un seul stéréoisomères … De la même façon, lorsque la formule brute du composé obtenu est donné, et qu’elle ne fait pas apparaitre d’atome de brome, on ne peut pas espérer beaucoup de complaisance de l’examinateur si on lui explique qu’on va obtenir un composé bromé.
2) C’est un corrolaire du point précédent : ne ccommencez pas à répondre à la question avant de l’avoir lue en entier. Rien n’est plus exaspérant d’arriver à la question 4 et d’y lire la réponse à la question 5, puis subitement la réponse à la question 4 (parce que le rédacteur s’est aperçu qu’oups ! il avait pas lu la question), etc. Cela ENERVE le correcteur, et un correcteur énervé est un correcteur méchant.
3) Eviter d’en dire trop. A force de vouloir expliquer en long et en large les subtilités de la règle de Markovnikov, on finit toujours par s’empêtrer et dire des bêtises. Il faut dire l’indispensable, mais pas plus.

Régression linéaire 9 janvier 2013

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Il est maintenant temps que je commence mon travail habituel de sape mâtinée de menace, qui d’ailleurs s’accentueront au fur et à mesure que l’année avancera. Vous devez apprendre à vous servir d’une fonctionnalité de votre calculatrice, appelée la régression linéaire. Comme j’en ai marre de répéter tous les ans la même chose, je vous invite tout simplement à consulter ce billet sur le sujet.

Correction du devoir en temps limité de chimie n°4 9 janvier 2013

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Le devoir de chimie est plutôt bien réussi, avec une moyenne de classe de 11,4/20. Une note supérieure à 10 est obtenue par 31 copies, et 5 copies ont entre 9 et 10.

Même si la formulation est parfois maladroite, je me félicite que, pour la majorité de la classe, les notions de chiralité et d’énantiomérie soient comprises. En revanche, la comparaison des propriétés des énantiomères est à revoir. Je pense que la diastéréoisomérie est également comprise par la majorité d’entre vous, mais manifestement pas par tous : certains m’ont expliqué que des diastéréoisomères étaient tous simplement la même molécule (pourquoi donc alors inventer un mot ?), ou ont expliqué des choses pas claires et ont donné comme exemple deux fois la même molécule. A ce propos, et même si je n’ai rien contre les exemples compliqués (genre le glucose et le mannose sont diastéréoisomères, ou deux diastéréoisomères d’un composé à 2 carbones asymétriques), je vous conseille vivement d’avoir toujours des exemples simples pour ce genre de question. Un exemple simple de diastéréoisomère, c’est le (Z) et le (E)-but-2-ène.

Les bornes de l’excès énantiomérique ont été convenablement déterminée (sauf par ceux qui ont prétendu qu’une grandeur comportant une valeur absolue pouvait être égale à -1), mais il faut faire preuve de pragmatisme. Le cas de l’égalité entre les quantités de matière des deux énantiomères a un nom : cela s’appelle un mélange racémique, et le mot est attendu, même s’il n’est pas explicitement demandé.

La détermination de la configuration absolue du carbone asymétrique a été presque toujours correcte. Cependant, j’aimerais bien comprendre d’où sort l’affirmation comme quoi l’ordre de priorité des éléments est basée sur leur électronégativité ? De quel livre cela sort-il, que j’organise un autodafe ? C’est la comparaison des numéros atomiques qui détermine l’ordre de priorité.

N’hésitez pas à faire des schémas pour appuyer votre raisonnement. Si vous dites qu’une liaison hydrogène peut se créer entre deux molécules, faites un dessin mettant en évidence la liaison. D’autre part, s’il y a des liaisons hydrogène qui se créent, ce n’est pas la peine de faire une tartine sur les éventuelles interactions de Keesom ou de Debye, même si elles existent. Les ordres de grandeurs des énergies mises en jeu sont dans un rapport 10, et les liaisons hydrogène ont une influence beaucoup plus grande que les interactions de Van der Waals dans le milieu.

La question 12 était un peu vache, mais un nombre non négligeable d’entre vous ont écrit des âneries sans nom. D’abord, certains ont prétendu représenter des diastéréoisomères en changeant la place du groupe cétone C=O du camphre. Non, non et non ! Si vous changez la place d’une fonction chimique sur le squelette, ce n’est plus de la stéréoisomérie mais de l’isomérie de constitution (en l’occurence, de position). D’autre part, il ne suffit pas de mettre le H vers l’arrière ou le CH3 vers l’avant ! on dirait que pour certain d’entre vous, il s’agit juste de dessins sans rapport avec une réalité chimique : mettre le H vers l’arrière signifierait le coller à l’intérieur du cyle, or il n’y a pas la place.

La fin, pourtant très intéressante, sur l’augmentation de l’excès énantiomérique, a été peu traitée au-delà de la question 15. Cette question, d’ailleurs, a été décevante. Justifier que la probabilité de formation de (dd)BH soit x^2 ne peut pas se faire en disant juste que c’est ça parce que le (d)-alpha-pinène a pour fraction molaire x. La fixation d’un deuxième énantiomère (d) a aussi une probabilité x, parce que la présence de la première molécule n’a pas d’influence sur la probabilité de fixation de la seconde molécule, et d’autre part que, pour la même raison, il s’agit de la probabilité de deux événements indépendants et qu’alors elle vaut le produit des probabilités de ces deux événements.

Correction du devoir en temps limité de physique n°4 9 janvier 2013

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Il semble que j’ai oublié de mettre en ligne la bafouille que j’avais pondue (cot ! cot !) sur le dernier devoir. Oublié réparé étant à moitié pardonné, le voilà.

Le devoir en temps limité de physique est honorable, avec une moyenne de classe de 10,3/20. La moyenne est atteinte par 23 copies, et 8 copies ont entre 9 et 10.

D’une façon générale, je me réjouis que le cours soit connu plutôt bien dans l’ensemble. En particulier, j’ai apprécié que, dans toutes les copies, la résolution de l’équation différentielle du premier ordre à coefficients constants ait été correctement faite, que la condition à la limite ait été correctement appliquée à la solution complète (et non à la solution de l’équation homogène comme je l’avais vu en colle), et que la valeur de la condition à la limite ait été correctement identifiée tant lors de la phase de charge que lors de la phase de décharge. Le seul bémol vient des copies dans lesquelles l’équation différentielle a été établie mais pas résolue, faute d’avoir lu la question jusqu’au bout je pense (voilà des points bien bêtement perdus !). Un seul point me parait à revoir, mais peut-être ai-je été négligent là-dessus: la tangente à l’origine lors de la phase de charge ou de décharge n’est pas verticale (ce n’est pas une allure de racine carrée !).

Néanmoins, et c’est particulièrement net dans le second problème, travailler et connaitre le cours est indispensable, mais ce n’est pas suffisant. Il faut travailler et connaitre le cours afin de maitriser des méthodes de raisonnement et de calcul permettant de pouvoir résoudre des problèmes différents de ceux vus en cours. En classe, nous avons étudié le circuit oscillant en chargeant préalablement un condensateur puis en le déchargeant à travers une bobine ; dans ce problème, on fait l’inverse puisqu’on charge préalablement une bobine puis on la décharge dans un condensateur. En conséquence, les conditions initiales ne sont pas les mêmes ! Dans trop de copies, j’ai vu écrit qu’à t=0, la charge du condensateur vaut CE, ce qui est une récitation par coeur du cours, mais ne correspond pas à l’exercice proposé. Ici, à t=0, il y a continuité du courant à travers la bobine (i(0)=η) et charge nulle du condensateur (q(0)=0).

Ce devoir montre donc clairement deux choses: 1) vous êtes sérieux et vous travaillez, ce qui est bien, mais 2) vous travaillez encore un peu trop comme en terminale, c’est-à-dire comme si l’épreuve finale allait être identique à des exercices faits dans l’année. Or ce n’est pas comme cela que ça marche : l’épreuve finale sera différente de tout ce que vous aurez fait dans vos deux années de préparation, mais tout ce que vous aurez fait vous aura fait acquérir les outils nécessaire pour résoudre ce problème.

Sur le problème 1.

Il faut lire les questions et y répondre en réfléchissant un peu sur ce qui est attendu. D’abord, lorsqu’on demande d’établir l’expression de la tension uc, il ne suffit pas de donner l’équation qu’elle vérifie, il faut la résoudre.
D’autre part, lorsqu’on demande de tracer sur le même graphique la tension lors de la charge puis lors de la décharge, il est curieux de ne pas faire apparaitre la charge après la décharge, mais de les tracer à partir de la même origine …

Concernant l’allure de ln(uc/E), j’avoue ma stupeur face à tous ceux qui ont représenté quelque chose sans même avoir déterminé l’expression de ln(uc/E) en fonction du temps. Autrement dit, la plupart d’entre vous ont représenté une fonction dont ils ignoraient la formule ! Un calcul élémentaire permettait d’établir que ln(uc/E)=-t/τ, montrant que ln(uc/E) est une fonction affine passant par 0 décroissante de pente -1/τ. A ce propos, lorsqu’on demande l’allure d’une grandeur, et même si ce n’est pas explicitement demandé, on attend une explication et pas seulement une formule. Ici, on pouvait commenter l’expression de ln(uc/E) par une phrase : « `il s’agit d’une droite passant par 0 décroissante de pente -1/τ »‘. On pouvait aussi faire un croquis, mettant clairement en évidence le passage par l’origine (repérée par un 0 correctement écrit) et en précisant la pente.

Le choix des valeurs de R et C a été souvent correctement mais incomplètement commenté. La plupart d’entre vous ont clairement expliqué que τ=RC devait être assez grand (quelques minutes) pour qu’on ait le temps de faire des mesures par lecture sur le voltmètre. En revanche, personne ne m’a dit que tau devait également être assez petit (quelques minutes, et non pas quelques heures) pour qu’on voie une évolution notable sur un temps raisonnable.

La question 7 demandant si les résultats expérimentaux étaient en accord avec la loi établie, a été une véritable catastrophe. D’une part, répondre qu’il y a accord, alors même que la ligne suivante de l’énoncé commence par les mots : « `Afin d’améliorer l’interprétation des résultats… »‘ montre que vous ne concevez pas le sujet comme un tout, mais comme des questions indépendantes les unes des autres, et c’est un tort. Dans énormément de cas, il y a des indices sur la question n d’un problème à la question n+1.
Deuxième problème sur cette question : se contenter de dire qu’il y a accord puisque les valeurs numériques de uc décroissent au cours du temps, et que la fonction uc(t) est décroissante, c’est un peu court ! La seule fonction décroissante n’est tout de même pas exp(-x) ! La bonne réponse est double. Pour commencer, il faut déterminer si les valeurs expérimentales sont en accord avec la forme de la fonction, autrement dit ici s’assurer que uc décroit bien selon une loi exponentielle. Comme il n’est pas facile de repérer une exponentielle juste avec le dessin, il fallait utiliser la formule ln(uc/E)=-t/τ et mettre en évidence que ln(uc/E), avec les valeurs expérimentales de uc, est bien une droite décroissante passant par 0. Une fois ce point élucidé, il faut dans un deuxième temps comparer les paramètres théoriques et expérimentaux de la droite ln(uc/E) en fonction du temps, autrement dit s’assurer que la valeur de la pente expérimentale est celle déterminée par le calcul (-1/τ). On s’apercevait ici que la loi était bien la bonne, mais que la constante de temps expérimentale n’était pas celle attendue.

La prise en compte de la résistance interne du voltmètre a été schématisé par tout le monde ou presque, mais les calculs ont été peu abordés, alors qu’il suffisait de reprendre la formule de la question 4 en modifiant la valeur de la résistance dans le circuit (remplacer R par R//R‘). Il est inutile, dans ce genre de situation de refaire tous les calculs ; cela n’impressionnera pas l’examinateur, qui est au contraire sensible aux étudiants qui savent mettre en relation les différentes questions d’un problème (s’apercevoir que c’est le même calcul mais avec un paramètre qui s’exprime différemment), montrant par là qu’ils en ont une vue d’ensemble et le dominent.

Pour ce qui est des deux dernières questions, il suffisait d’utiliser l’expression de uc en fonction du temps, et de manipuler correctement les exponentielles. Les théorèmes du genre exp(a)/exp(b)=exp(a/b) ou encore exp(a)-exp(b)=exp(ab) sont tout aussi faux en physique qu’en mathématiques …

Sur le problème 2.

L’établissement de l’équation différentielle par la méthode énergétique n’a pas été un succès. Dans un premier temps, on charge une bobine et elle stocke une énergie W0. Ensuite, on branche la bobine sur un condensateur. On sait qu’il va y avoir des oscillations, c’est-à-dire que la bobine va se décharger dans le condensateur, puis que le condensateur va se décharger dans la bobine, etc.
Energétiquement, que se passe-t-il ? Beaucoup ont écrit que à tout instant WL+WC = 0, ce qui s’interprète par : l’énergie stockée dans la bobine + l’énergie stockée dans le condensateur est nulle. Mais alors, il n’y pas d’énergie dans le circuit ? Comment pourrait-il se passer quelque chose, alors ? Il y a conservation de l’énergie donc WL + WC = W0 à tout instant (l’énergie initiale est répartie à tout instant entre les deux dipôles). Ce qui est vrai en revanche, c’est qu’à tout instant la puissance reçue par la bobine + la puissance reçue par le condensateur est nulle : PL + PC = 0. Cette équation dit que la variation de l’énergie de la bobine pendant un temps dt (PL = dWL/dt) est l’opposée de la variation de l’énergie du condensateur pendant dt, autrement dit que l’énergie cédée par l’un est reçue par l’autre.
A retenir : l’énergie totale à un instant est égale à l’énergie initiale (moins les pertes s’il y en a). Mais si l’énergie totale est nulle, il ne peut rien se passer.

Quelques remarques générales pour finir.

Je ne sais pas ce qui vous a été dit au lycée, mais je ne veux plus voir de formules littérales avec des unités. Par exemple : uc = E V signifie pour moi que uc est le produit d’une grandeur notée E par une grandeur notée V. Une formule littérale est usuellement applicable pour différents jeux d’unités, celles du système international, mais aussi des unités d’usage courant et n’appartenant pas au système international. Si vous tenez à préciser l’unité, faites-le clairement : uc = E (en V). En revanche, si votre formule contient déjà une valeur numérique qui a une unité, il est indispensable de préciser les unités à employer. Par exemple, si j’écris : ΔP = 8,2 h (qui n’est pas une formule littérale, puisque j’ai déjà calculé numériquement un des facteurs), il faut que je dise si le 8,2 est calculé pour un ΔP en Pa, en bar, en torr, etc, et si h doit être pris en m, en km, etc, parce que dans cette formule 8,2 a une unité (elle est homogène à une pression divisée par un distance), et il n’est possible d’utiliser la formule que si on connait l’unité de 8,2.

Faites attention à l’homogénéité des formules. On sait d’après le cours que la constante de temps d’un circuit avec résistance et condensateur est τ = RC. La constante de temps du circuit de la question 8 ne peut donc pas être RR‘/(R+R‘) comme je l’ai vu écrit trop souvent. Elle doit être du genre : une résistance multiplié par une capacité.

Enfin, même si vous n’avez pas à connaitre de valeurs numériques précises à ce sujet, il n’est pas admissible que des élèves de prépa trouvent sans se poser de question une capacité de l’ordre de quelques farads !

L’année 2013 … 6 janvier 2013

Posted by NiCl2 in BCPST.
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vous sera à toutes et tous, je l’espère, pleine de succès en tous genres et en particulier : amours heureuses, intégration dans l’école de vos rêves.

J’en profite pour remercier mes petits choux de leur délicate attention. Le lapin crétin me ressemble comme deux gouttes d’eau (c’est du moins l’opinion de mes enfants). Un vrai succès.

Résultats de la BCPST du lycée Fénelon (Paris) aux concours 2012 30 décembre 2012

Posted by NiCl2 in BCPST.
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La BCPST2 du lycée Fénelon comptait 38 élèves pour l’année scolaire 2011-2012, dont 9 élèves en 5/2 et une élève en 7/2 qui redoublait une seconde fois pour raison médicale. Les résultats de la classe ont été très satisfaisants. Ils sont présentés ci-dessous non pas en ne considérant que les admissions (comme le font les journaux qui publient régulièrement des classements des prépas), mais en calculant, pour chaque école, le nombre d’élèves de la classe qui auraient pu l’intégrer. Cela évite qu’un élève qui est admis à l’AgroParisTech mais qui choisit de faire 5/2 pour avoir une école vétérinaire ne soit considéré comme un échec, ce qui est quand même un comble ! En d’autres termes, les résultats qui suivent prennent en compte ce que les élèves auraient pu intégrer de mieux, compte tenu de leur classement final, et non ce qu’ils ont effectivement choisi de faire. Il faut bien avouer que les choix des élèves sont parfois dictés par des considérations quelque peu mystérieuses. Ainsi, il arrive qu’un garçon choisisse une école moins cotée que celle qu’il pouvait intégrer pour être plus près de sa belle, mais que celle-ci soit appelée à la dernière minute dans une école plus proche de ses aspirations mais à l’autre bout de la France…

Précisons, pour ceux qui ont des connaissances basiques en statistiques, que je suis conscient que la présentation des résultats en pourcentage est sujette à caution pour un effectif réduit à une petite quarantaine. Je prends soin de donner avant tout les nombres d’élèves, les pourcentages n’étant là que pour la comparaison avec les résultats donnés par les divers journaux que les futurs préparationnaires ne manqueront pas de lire avant de choisir leur prépa.

Résultat global.

Sur les 38 élèves, 1 ne se présente pas aux concours et poursuit ses études à l’université. Les résultats qui suivent ne concerneront donc que les 37 élèves qui ont effectivement participé aux épreuves écrites. Parmi eux, 5 n’ont eu aucune admissibilité et redoublent en 5/2 ; les 32 autres (environ 85%) ont eu une admissibilité soit sur le concours Agro-Véto, soit sur le concours G2E. Précisons que tous les 5/2 sont admis dans une école de bon niveau.

Parmi les 32 élèves admissibles, tous ont la possibilité d’intégrer au moins une école (100% des admissibles sont admis). Néanmoins, seuls 27 élèves intègrent effectivement ; les 5 autres redoublent en 5/2 pour tenter d’avoir mieux l’année prochaine (dont 4 pour avoir une école vétérinaire), malgré une admission possible à l’AgroParisTech pour l’une d’entre elle.

D’une façon globale :
– 16 élèves (environ 50% des admissibles et 43% de l’effectif total) ont la possibilité d’intégrer une école d’excellence (Véto, AgroParisTech, Ecole de Géologie de Nancy, ESPCI),
– 8 élèves (environ 25% des admissibles et 22% de l’effectif total) ont la possibilité d’intégrer une école majeure (Agro Montpellier, Agro Rennes, Agro Toulouse, ENGEES, Chimie Paris),
– 8 élèves (environ 25% des admissibles et 22% de l’effectif total) peuvent intégrer une autre école moins prestigieuse,
– 5 élèves (les non-admissibles soit environ 15% de l’effectif total) n’ont évidemment pas de proposition d’intégration.

Résultats au concours Agro-Véto-PCbio, filière Agro.

Sur les 37 élèves s’étant présentés au concours, 7 ne sont pas admissibles sur le concours Agro (les 5 qui n’ont aucune admissibilité et 2 qui sont admis sur le concours G2E). Parmi les 30 admissibles (80%), tous sont admis dans au moins 1 école du concours.
– 8 ont un rang leur permettant d’intégrer l’AgroParisTech (21% des inscrits), mais seuls 5 élèves intègrent effectivement cette école (2 démissionnent pour l’école vétérinaire de Maison-Alfort et 1 redouble pour tenter Véto en 5/2).
– 11 ont un rang leur permettant d’intégrer une école d’agronomie majeure (Montpellier, Rennes, Toulouse), dont 10 intègrent et 1 préfère intégrer l’école d’agronomie de Dijon en tant qu’élève fonctionnaire.
– Les 11 autres ont la possibilité d’intégrer une école moins prestigieuse du groupe (Nancy, Dijon, Clermont, Bordeaux, Angers), dont 4 intègrent (3 démissionnent pour intégrer l’ENSG, 4 redoublent pour tenter d’obtenir mieux).

Résultats au concours Agro-Véto-PCbio, filière Véto.

Sur les 12 élèves qui tentent les écoles vétérinaires, 10 sont admissibles (80%). A l’issue des oraux, 5 élèves (40%) ont la possibilité d’intégrer une école vétérinaire (dont 4 à Maison-Alfort). En définitive, seuls 2 acceptent et les 3 autres démissionnent pour l’AgroParisTech.

Résultats au concours Agro-Véto-PCbio, filière PCbio.

Sur les 14 élèves qui tentent le concours, 13 sont admissibles (90%) et 10 ont la possibilité d’intégrer une école de chimie (75% des admissibles, 70% des inscrits), dont 2 à l’ESPCI et et l’ENSCP.
En définitive, aucun élève ne choisit d’intégrer une école de chimie.

Résultats au concours G2E.

Sur 12 élèves qui se présentent, tous sont admissibles (100%) et tous ont la possibilité d’intégrer une école du groupe:
– 11 élèves peuvent intégrer l’ENSG (Géol Nancy), dont 4 acceptent,
– 12 élèves (dont les 11 précédents) peuvent intégrer l’ENGEES dont 1 accepte.
La plupart des élèves admis sur le concours G2E démissionnent pour une école du concours Agro-Véto.

Résultats au concours ENS.

Sur la poignée d’élèves inscrits, 1 est admissible et admise aux ENS de Lyon et de Cachan, mais choisit l’AgroParisTech.

Il y a urgence pour ma retraite 7 décembre 2012

Posted by NiCl2 in BCPST, science.
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Hum, hum (raclements de gorge embarrassés)

Mesdemoiselles, mes chères petites.

Sans vouloir me mêler de ce qui ne me regarde pas, je vous invite tout de même à méditer cette information tout à fait inquiétante. Si vous compter vous reproduire un jour, je vous conseille de vous y mettre le plus tôt possible, avant qu’il ne soit trop tard.

« Les Poissons » d’Alfred Hitchcock 7 décembre 2012

Posted by NiCl2 in Environnement et climat, science.
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Je suppose que tout le monde a déjà vu, ou à tout le moins entendu parler du film Les Oiseaux d’Alfred Hitchcock. Assez médiocre, il faut bien le reconnaitre, avec une actrice certes blonde (Hitchcock avait un faible pour les blondes) mais quand même ni aussi jolie ni aussi douée que Grace Kelly, il se déroule dans une station balnéaire américaine dont les habitants se font soudainement attaquer par des goélands ou des oiseaux du même genre. Ce qu’on sait moins, c’est que le film est basé sur un fait divers réel, et on a même trouvé l’explication : c’est un polluant qui, ingéré par les oiseaux, les rendaient particulièrement agressifs.

Attention les amis, car ici même en France, nous voilà menacés mais cette fois-ci par des poissons ! Les silures, introduits dans le Tarn dans les années 80, qui sont habituellement des poissons nocturnes et piscivores, ont semble-t-il changé totalement de comportement. Ils sont désormais diurnes et chassent le pigeons, ainsi qu’il est raconté (avec une vidéo) par Pierre Barthélémy dans Le Monde. Si vous passez vos vacances dans le Sud-Ouest, faites gaffe à vos orteils (ou autre chose que la morale m’interdit d’évoquer ici) si vous faites trempette.

Pour les infos sur le fait divers réel, c’est encore à Pierre Barthélémy que je vous renvoie.