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10-c cours quels carburants pour demain

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Cours
Quels carburants pour demain ?
TRANSPORT
I
chapitre
10
Rappels de première
Une combustion est une réaction chimique entre un combustible (le corps chimique qui brûle) et un comburant
(le corps chimique qui réagit avec le combustible, permettant ainsi la combustion).
L’énergie d’activation est l’énergie nécessaire pour amorcer la combustion (étincelle, flamme, frottement...)
Cette réaction produit de l’énergie thermique.
Les combustibles peuvent être :
- Solides : charbon, bois, granulés.
- Liquides : Fioul, GPL, biocarburants
- Gazeux : gaz naturel
Le comburant est souvent le dioxygène O2 , mais d’autres composés sont des comburants : ozone, halogènes,
peroxydes, chlorates...
1
La réaction chimique de combustion
Il y a combustion complète si le comburant est en quantité suffisante pour brûler tout le combustible.
La plupart des combustions sont une réaction chimique entre le combustible et le dioxygène.
Cette combustion produit du dioxyde de carbone CO2 et de l’eau H2 O.
Cn H2n+2 +
3n + 1
O2 Ð→ n CO2 + (n + 1) H2 O
2
La réaction de formation d’un constituant est la réaction de formation d’une mole de ce constituant à partir
des corps purs simples qui le constituent, à la température T sous une pression de 1 bar.
II
Les catégories de carburants
Un carburant est un combustible qui alimente les moteurs thermiques. Sa combustion produit de l’énergie
thermique.
La biomasse est l’ensemble de la matière organique d’origine animale ou végétale.
Un biocarburant est un carburant liquide produit à partir de la biomasse.
III
Enthalpie de combustion
L’enthalpie, notée H, est la mesure de l’énergie d’un système qui peut être dégagée sous forme d’énergie
thermique (chaleur).
La variation d’enthalpie d’un système, notée ∆H, est la quantité d’énergie thermique échangée par un système
à pression constante.
L’enthalpie standard de formation ∆Hf0 d’un constituant est la variation d’enthalpie correspondant à la formation d’un mole de ce constituant, dans les conditions standard : T = 298 K et P = 1 bar.
Les valeurs de l’enthalpie standard de formation sont données dans des tables en J/mol :
L’enthalpie standard de combustion ∆Hc0 d’un combustible est l’énergie thermique libérée lors de la combustion d’une mole de ce combustible, à la température T = 298 K et sous 1 bar. Elle s’exprime en J.mol − 1.
Calcul de l’enthalpie standard de combustion
∆H0c = ∑ ∆Hf0(produits) − ∑ ∆Hf0(réactifs)
Exemple : Calculez l’enthalpie de combustion complète du méthane CH4 (g) à 25°C sous 1 bar.
CH4 (g) + 2 O2 (g) = CO2 (g) + 2 H2 O(g)
∆H0c (CH4 ) = ∆Hf0 (CO2 ,g) + 2 × ∆Hf0 (H2 O,g) − ∆(CH4 ,g) − 2 × ∆Hf0 (O2 ,g)
∆H(CH4) = −393,5 + 2 × (−241,8) − (−74,8) − 0
∆H(CH4) = −802,3kJ.mol−1
L’énergie thermique cédée Q lors d’une combustion de n moles de combustible à la température T = 25 °C
sous 1 bar vaut :
Q = n × ∆Hc0
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