Qu'est-ce qu'une combustion ?
Une combustion est une transformation chimique qui produit de l'énergie thermique, on dit que la réaction est exothermique car elle dégage de l'énergie (elle est endothermique lorsqu'elle absorbe de l'énergie).
Ces 3 éléments constituent le triangle du feu, si l'un de ces éléments manque, la combustion n'est pas possible.
Un combustible est une matière qui, en présence d'oxygène et d'énergie, peut se combiner à l'oxygène (qui sert de comburant) dans une réaction chimique générant de la chaleur : la combustion.
La plupart des matériaux d'origine organique sont des combustibles. Par exemple, le bois, le charbon, le pétrole sont des combustibles.
On distingue :
les combustibles fossiles (pétrole, charbon, gaz...) et les dérivés du pétrole (GPL, fioul, diesel, essence...), issus de matières organiques préhistoriques fossilisées.
les biocombustibles (bioéthanol, copeaux ou granulés de bois, céréales et autres aspects de la biomasse), issus de plantes vivantes.
Les réactions de combustion fournissent l'énergie nécessaire à nos déplacements, à l'activité industrielle, à nos besoins de chauffage, à la production d'électricité...
Elles dégagent de la chaleur, mais également des gaz nocifs pour l'environnement : le dioxyde de carbone qui contribue à l'effet de serre et au dérèglement climatique, les oxydes de soufre ou d'azote qui forment les pluies acides.
Certaines combustions peuvent également engendrer des explosions !
.
Définition : le pouvoir calorifique
Le pouvoir calorifique, noté " PC ", est une propriété des combustibles. Il s'agit de l'énergie libérée par la combustion complète d'un kilogramme de combustible.
Remarque : les secteurs industriels et technologiques choisissent le combustible en fonction de son pouvoir calorifique. Plus le pouvoir calorifique d'un combustible est grand, plus la quantité de combustible nécessaire est faible.
Exemple : Pouvoir calorifique de quelques combustibles
Combustible | Dihydrogène | Butane | Essence | Diesel | Éthanol | Bois |
Pouvoir calorifique (en MJ·kg-1) | 142,9 | 49,51 | 47,8 | 44,8 | 29,7 | 15 |
.
Pour un même trajet, quel est le combustible le plus "efficace" parmi ceux indiqués ci-dessus ? Expliquer.
.
.
.
Complément : chauffage au bois
Les questions suivantes sont indépendantes les unes des autres.
1. La combustion de 2,5 kg de bois de chêne libère 29600 kJ. Calculer le pouvoir calorifique du chêne.
2. Calculer l'énergie libérée par la combustion complète de 5,0 litres d'octane.
Données :
Le pouvoir calorifique de l'octane est de 48,1 MJ·kg-1.
La masse volumique de l'octane est ρ = 700 g.L-1 .
3. Chaque année, 5 % des Français se chauffent au bois. La commande de stères de bois est un moment important pour choisir le type de bois à utiliser.
Données :
1 stère = 1 m3 | ρ(hêtre) = 0,710 kg·L-1 | Pouvoir calorifique du bouleau : 18,1 MJ·kg-1 ; |
ρ(bouleau) = 0,650 kg·L-1 | Pouvoir calorifique du hêtre : 18,6 MJ·kg-1. |
.
3.1. Calculer l'énergie libérée par un stère de chaque bois.
3.2. Conclure sur le bois à choisir.