Sujets de Grand Oral en physique-chimie 2027 : 30 questions avec problématique et plan

I. Une prédiction centenaire 3 min 30

• La gravitation comme courbure de l'espace-temps
• Un siècle d'attente

II. LIGO et la détection directe 3 min 30

• Un interféromètre géant
• L'événement GW150914

III. Ce que la détection confirme et ce qu'elle ouvre 3 min

• Des tests de la relativité générale
• Une nouvelle astronomie

I. La fission nucléaire : principes physiques 3 min 30

• Défaut de masse et énergie libérée
• La réaction en chaîne

II. Fonctionnement d'une centrale à eau pressurisée 3 min 30

• Le cœur et son pilotage
• De la chaleur à l'électricité

III. Enjeux énergétiques et débats 3 min

• Atouts
• Défis

I. La lumière et sa diffusion par l'air 3 min 30

• Une lumière blanche faite de toutes les couleurs
• La diffusion de Rayleigh : intensité proportionnelle à 1/λ⁴

II. Le ciel bleu en journée 3 min 30

• Une lumière qui vient de toutes les directions
• Variations selon l'altitude et la pollution

III. Les couchers de soleil rouges 3 min

• Un trajet beaucoup plus long dans l'atmosphère
• Des couchers plus ou moins spectaculaires

I. Les raies spectrales, signature des atomes 3 min 30

• Des niveaux d'énergie quantifiés
• Raies d'émission et raies d'absorption

II. Lire le spectre d'une étoile 3 min 30

• Un spectre continu creusé de raies
• Température et classification

III. Composition, mouvement, planètes 3 min

• Mesurer la composition
• Mesurer le mouvement par effet Doppler

I. Du composé naturel au médicament de synthèse 3 min 30

• S'inspirer des molécules naturelles
• Pourquoi synthétiser plutôt qu'extraire ?

II. Concevoir et réaliser une synthèse 3 min 30

• Stratégies de synthèse
• Un défi célèbre : le paclitaxel (Taxol)

III. Optimiser le médicament 3 min

• Activité, sélectivité, toxicité
• La géométrie des molécules compte

I. Absorber un photon dans un semi-conducteur 3 min 30

• Isolants, semi-conducteurs, métaux
• Créer une paire électron-trou

II. La cellule, un générateur électrique 3 min 30

• La jonction p-n
• Caractéristiques électriques

III. Pourquoi pas 100 %, et quels enjeux ? 3 min

• Des pertes inévitables
• Place dans la transition énergétique

I. Un pH étroitement contrôlé 3 min 30

• Un équilibre vital
• Une production d'acides permanente

II. Les solutions tampons du sang 3 min 30

• Le couple CO₂/HCO₃⁻
• Les autres tampons

III. Poumons et reins : la régulation physiologique 3 min

• La compensation respiratoire, en quelques minutes
• La compensation rénale, en quelques heures à quelques jours

I. Des noyaux qui se comportent comme de petits aimants 3 min 30

• Spin et moment magnétique
• Dans un champ magnétique intense B₀

II. La résonance et le signal 3 min 30

• L'impulsion radiofréquence
• Les temps de relaxation T1 et T2

III. De la mesure à l'image 3 min

• Localiser le signal
• Atouts et limites

I. Les lois de Newton appliquées à un satellite 3 min 30

• Une seule force : l'attraction de la Terre
• Le mouvement circulaire uniforme

II. Vitesse, période et lois de Kepler 3 min 30

• Des ordres de grandeur
• Les lois de Kepler

III. Des orbites adaptées aux missions 3 min

• Choisir son orbite
• Corriger et changer d'orbite

I. Une réaction d'oxydoréduction contrôlée 3 min 30

• Les réactions aux électrodes
• La réaction d'une combustion, sans flamme

II. Le véhicule à hydrogène 3 min 30

• Stocker le dihydrogène
• Des rendements comparés

III. Les défis de la filière 3 min

• Produire un hydrogène vraiment bas carbone
• Infrastructures et usages

I. Conduire, c'est déplacer des charges 3 min 30

• Le courant électrique
• Le cas des solides ioniques et des solutions

II. Le modèle des bandes d'énergie 3 min 30

• Des niveaux aux bandes
• Le rôle de la bande interdite (gap)

III. Semi-conducteurs : maîtriser la conductivité 3 min

• L'effet de la température
• Le dopage

I. Les ultrasons, des ondes mécaniques 3 min 30

• Fréquence et longueur d'onde
• Propagation, réflexion, atténuation

II. De l'écho à l'image 3 min 30

• La sonde piézoélectrique
• Mesurer une profondeur

III. Applications et limites 3 min

• Applications
• Atouts et limites

I. La radioactivité : des noyaux instables 3 min 30

• Les types de désintégration
• Une loi de décroissance

II. Les dangers des rayonnements ionisants 3 min 30

• Des effets sur les cellules
• Deux types d'effets

III. Diagnostiquer et soigner 3 min

• L'imagerie par traceurs radioactifs
• La radiothérapie

I. Le principe de la séparation 3 min 30

• Deux phases, des affinités différentes
• Le rapport frontal

II. Deux techniques 3 min 30

• La chromatographie sur couche mince
• La chromatographie en phase liquide à haute performance (CLHP)

III. Identifier et doser 3 min

• Identifier
• Doser et contrôler

I. Mesurer et décrire la vitesse d'une réaction 3 min 30

• Des réactions lentes ou rapides
• Les facteurs cinétiques

II. L'explication microscopique 3 min 30

• Les chocs efficaces
• Le mécanisme réactionnel

III. La catalyse 3 min

• Un autre chemin réactionnel
• Catalyse et industrie

I. Émission stimulée et inversion de population 3 min 30

• Trois interactions entre lumière et matière
• L'inversion de population

II. La cavité et les propriétés du faisceau 3 min 30

• Le résonateur
• Une lumière particulière

III. Applications 3 min

• En médecine
• Industrie et recherche

I. L'effet Doppler 3 min 30

• Le principe
• Pour la lumière d'une étoile

II. Mesurer les mouvements des étoiles 3 min 30

• Les étoiles doubles
• Des millions de vitesses mesurées

III. Découvrir des exoplanètes 3 min

• La méthode des vitesses radiales
• Caractériser les planètes

I. Transferts thermiques et principes de la thermodynamique 3 min 30

• Le sens naturel des transferts
• Le bilan d'énergie (premier principe)

II. Le cycle frigorifique 3 min 30

• Quatre étapes
• Le rôle des changements d'état

III. Enjeux énergétiques et climatiques 3 min

• Consommer moins
• Les fluides frigorigènes et le climat

I. Des niveaux d'énergie quantifiés 3 min 30

• Le modèle de l'atome à niveaux
• Un spectre propre à chaque élément

II. Une couleur, un élément 3 min 30

• La palette de l'artificier
• L'énergie vient d'une réaction d'oxydoréduction

III. De la pyrotechnie à l'astrophysique 3 min

• La même physique dans les étoiles
• Enjeux environnementaux et de sécurité

I. Produire et confiner les micro-ondes 3 min 30

• Le magnétron
• Des ondes stationnaires dans la cavité

II. Le chauffage diélectrique 3 min 30

• L'eau, une molécule polaire
• Ce qui chauffe et ce qui ne chauffe pas

III. Sécurité, idées reçues et usages 3 min

• Métal et sécurité
• Autres usages

I. Le carbone 14, un isotope radioactif naturel 3 min 30

• Une formation dans la haute atmosphère
• Une intégration par les êtres vivants

II. Une horloge exponentielle 3 min 30

• La loi de décroissance
• Calculer un âge

III. Fiabilité, calibration et usages 3 min

• Une teneur atmosphérique qui a varié
• Calibrer et appliquer

I. Le photon et l'effet photoélectrique 3 min 30

• La lumière comme flux de photons
• Dans une cellule : l'effet photovoltaïque

II. La jonction p-n, cœur de la cellule 3 min 30

• Dopage et porteurs de charge
• Le champ électrique interne

III. Performances et enjeux 3 min

• Rendement et limites
• Enjeux écologiques

I. La lumière solaire et sa diffusion 3 min 30

• Le spectre du Soleil
• Deux régimes de diffusion

II. Le ciel bleu et les nuages blancs 3 min

• Le bleu du ciel
• Le blanc des nuages

III. Le coucher de soleil 3 min 30

• Le trajet rasant
• Mesurer les aérosols

I. Le principe électrochimique 3 min 30

• Des ions lithium qui font la navette
• Les constituants

II. Charge, décharge et vieillissement 3 min 30

• Capacité et énergie
• Le vieillissement

III. Ressources, recyclage, alternatives 3 min

• Des matières premières concentrées
• Recycler et changer de chimie

I. Le proton dans un champ magnétique 3 min 30

• Spin et précession
• Exciter, puis écouter

II. Du signal à l'image 3 min 30

• Coder la position
• Pondérer les images

III. L'IRM fonctionnelle 3 min

• Voir le cerveau au travail
• Atouts et limites

I. L'effet Doppler 3 min 30

• Le cas du son
• Le cas de la lumière

II. La loi de Hubble-Lemaître 3 min 30

• Les galaxies s'éloignent
• Non pas un mouvement dans l'espace, mais un étirement de l'espace

III. Du Big Bang à l'énergie sombre 3 min

• Remonter le temps
• Une expansion qui accélère

I. La chiralité moléculaire 3 min

• Carbone asymétrique et énantiomères
• Distinguer deux énantiomères

II. Le vivant fait la différence 3 min 30

• Des cibles biologiques chirales
• Le drame de la thalidomide

III. Produire un seul énantiomère 3 min 30

• Les méthodes
• Enjeux économiques et environnementaux

I. La diode électroluminescente 3 min 30

• Une jonction p-n en sens direct
• La recombinaison radiative

II. Le défi de la LED bleue 3 min 30

• Des LED rouges aux LED bleues
• Produire de la lumière blanche

III. Impact et limites 3 min

• Une révolution énergétique
• Au-delà de l'éclairage, et des limites

I. Acides, bases et pH 3 min 30

• La définition de Brønsted
• Acides forts et acides faibles

II. Titrer pour mesurer 3 min 30

• Le titrage suivi par pH-métrie
• Autres méthodes de repérage

III. Applications 3 min

• Industrie et environnement
• Dans l'organisme

I. Le constat environnemental 3 min 30

• Une chimie fine qui produit beaucoup de déchets
• Les 12 principes de la chimie verte (Anastas et Warner, 1998)

II. Catalyse et économie d'atomes 3 min 30

• La catalyse comme levier
• L'économie d'atomes, un indicateur clé

III. Réalisations et perspectives 3 min

• Des synthèses repensées
• Solvants et procédés