Physique-chimie et mathématiques (STI2D · STL) · Première · Physique-chimie — Énergie
Énergie chimique : les combustions
Brûler, c’est libérer l’énergie chimique.
En bref
Brûler un carburant, c’est provoquer une transformation chimique qui libère de l’énergie thermique.
Brûler un carburant, c’est provoquer une transformation chimique qui libère de l’énergie thermique. Les combustions fournissent encore l’essentiel de l’énergie mondiale.
Exothermique ou endothermique
| La transformation | Échange d’énergie | Exemple |
|---|---|---|
| Exothermique | Le système libère de l’énergie (le milieu se réchauffe) | Combustion, réaction acide-base |
| Endothermique | Le système absorbe de l’énergie (le milieu se refroidit) | Dissolution de certains sels, poche de froid instantané |
Les combustibles organiques
| La famille | Formule générale | Exemple |
|---|---|---|
| Alcanes | CnH2n+2, liaisons simples | Méthane CH4, propane C3H8, butane C4H10 |
| Alcènes | CnH2n, une double liaison C=C | Éthène C2H4 |
| Alcools | Groupe caractéristique –OH | Éthanol C2H5OH (agrocarburant) |
Les carburants (essence, gazole, kérosène) sont des mélanges d’alcanes ; les agrocarburants (bioéthanol, biodiesel) viennent de la biomasse.
La combustion complète
Le combustible réagit avec le dioxygène et ne forme que du dioxyde de carbone et de l’eau.
Méthane : CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
Propane : C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O
Pour ajuster : on équilibre d’abord C, puis H, puis O.
La combustion incomplète
Quand le dioxygène manque, il se forme aussi du monoxyde de carbone CO et des suies (carbone C). Le CO est un gaz incolore, inodore et mortel : il prend la place du dioxygène dans le sang.
Un chauffage mal réglé ou une pièce mal ventilée peut produire du CO : d’où les détecteurs obligatoires et l’entretien annuel des chaudières.
Le pouvoir calorifique
Q = m × PC
Le pouvoir calorifique PC est l’énergie libérée par la combustion complète d’un kilogramme de combustible (en kJ/kg ou MJ/kg).
| Combustible | PC (ordre de grandeur) |
|---|---|
| Bois sec | 18 MJ/kg |
| Éthanol | 27 MJ/kg |
| Essence | 45 MJ/kg |
| Méthane | 50 MJ/kg |
| Dihydrogène | 120 MJ/kg |
Exemple travaillé
Une bouteille de butane contient 13 kg (PC ≈ 46 MJ/kg). Énergie libérée : Q = 13 × 46 = 598 MJ. En kWh : 598 × 10⁶ / 3,6 × 10⁶ ≈ 166 kWh. Si le chauffe-eau a un rendement de 90 %, 149 kWh chauffent réellement l’eau.
Se protéger
Le triangle du feu : combustible, comburant (dioxygène), énergie d’activation (étincelle, chaleur). Supprimer un côté éteint le feu : c’est le principe des extincteurs (étouffer, refroidir) et des retardateurs de flamme ajoutés aux matériaux.
Teste-toi
6 questions pour vérifier
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1.Une transformation qui libère de l’énergie est…
2.Quelle est la formule générale des alcanes ?
3.Quels sont les produits d’une combustion complète d’un alcane ?
4.Combien de molécules de O2 faut-il pour brûler complètement une molécule de propane C3H8 ?
5.Quel gaz dangereux produit une combustion incomplète ?
6.Qu’est-ce que le pouvoir calorifique d’un combustible ?
0 / 6 questions
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