REACTIONS DE COMBUSTION I - Principe d’une combustion La combustion désigne une réaction chimique au cours de laquelle il y a oxydation complète ou partielle d’un corps . Les réactions d’oxydation sont, en général, exothermiques (elles dégagent de la chaleur) ; le terme « combustion » s’applique aux cas où la réaction est suffisamment rapide pour qu’elle se matérialise par une flamme, des étincelles, etc La combustion résulte de la réaction chimique entre un corps appelé combustible et un corps appelé comburant (le plus connu est le dioxygène). Elle est amorcée par un apport initial d'énergie (ex : flamme d'une allumette). Elle libère une quantité d'énergie plus ou moins importante vers le milieu extérieur. Combustible + Comburant Produits + Energie (chaleur) Pour se produire, la combustion a besoin de trois conditions : - D’un combustible, qui est une substance qui peut brûler en présence d’un comburant . Dans le cas d’un moteur thermique le combustible est appelé Carburant : ( essence, kérosène, gasoil…) - D’un comburant, qui est une substance qui permet la combustion d’un combustible : dioxygène O2, dichlore Cl2chlorates ClO3-,… le plus souvent le comburant sera le dioxygène contenu dans l’air. - D’une énergie d’activation ou chaleur (flamme, étincelle, compression …) Les produit de la combustion seront le plus souvent du CO2 et de la vapeur d’eau H2O Exemple : Combustion de l’octane C8H18 (essence) dans un moteur thermique à piston. + Chaleur L’énergie thermique dégagée par la combustion est ensuite transformée en travail mécanique par le moteur (conformément au second principe de la thermodynamique II - Les carburants Actuellement la quasi totalité des carburants sont des hydrocarbures issus du pétrole, cependant les contrainte environnementales pousse aux développement de biocarburants tels que les alcools issus de l’agricultures ou du dihydrogène. A - Les hydrocarbures Ce sont des composés organiques constitués uniquement de carbone et d’hydrogène. 1 - Production par raffinage du pétrole La principale voie d'obtention des carburants les plus courants est le raffinage du pétrole le pétrole brut contient toujours une certaine quantité d'eau salée, elle est extraite au cours de l'étape de dessalage. Il subit ensuite une séparation de ses constituants par distillation fractionnée sous pression atmosphérique . - En fond de colonne : les hydrocarbures les plus lourds (C>20, à plus de 20 atomes de carbone par molécule),appelés « résidus atmosphériques - La température d'ébullition du mélange décroît avec sa hauteur dans la colonne et on sépare les gazoles (C13-C20), le kérosène (C10-C13), matière première du carburéacteur, puis le naphta (C5-C10), qui permettra de produire les essences ordinaires et super. En tête de colonne, on récupère les produits les plus volatils à l'état gazeux (C1-C4). Remarque il existe d’autres filières de production : la synthèse de Fischer-Tropsch 2 - Les alcanes Liaison covalente carbone – hydrogène : mise en commun de 2 électrons entre 2 atomes Représentation de Lewis De la molécule de méthane Un atome de carbone est capable de former 4 liaisons covalentes, un atome d’hydrogène une seule liaison covalente. Exemple de la molécule d’éthane : Formule brute : C2H6 Formule semi développée : CH3 ― CH3 Définition : Les alcanes sont des hydrocarbures saturés acycliques c’est à dire formés de chaînes ouvertes linéaires ou ramifiées. Ils ont pour formule brute C n H 2n+2 . Un hydrocarbure est dit saturé si tous ses atomes de carbone sont liés à 4 autres atomes par des liaisons covalentes simple Nomenclature : Pour déterminer le nom de l’alcane, on cherche la chaîne carbonée la plus longue : c’est la chaîne principale qui identifie l’alcane. Nom des 6 premiers alcanes : Nombre d’atome Nom de de carbone l’alcane 1 Méthane Formule brute de l’alcane CH 4 C2 H 6 2 Éthane 3 Propane C3 H 8 4 Butane C4 H10 5 Pentane C5 H12 6 Hexane C6 H14 Formule semi développée de l’alcane CH 4 CH 3 CH 3 CH 3 CH 2 CH 3 CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 Chaînes linéaires chaînes ramifiées La chaîne ouverte d’un hydrocarbure saturé de formule C5 H12 peut être linaire ou ramifiée. pentane H3C 2-méthylbutane ou isopentane Propriétés physiques des alcanes Les températures de fusion θf et d’ébullition θe des alcanes à chaîne linéaire augmentent quand le nombre d’atomes de carbone dans la molécule augmente.( longueur de la chaîne carbonée) Les température de changement d’état d’un alcane diminuent l’orque le nombre de ramifications de ses isomères de constitution augmente. Remarque : on appelle isomères deux composés de même formule brute mais de formules développées différentes ( exemple : l’hexane et le 2-méthylepentane) Les densités augmentent avec le nombre de carbone de la chaîne. H3C CH2 CH3 CH2 CH2 CH CH3 CH2 CH3 3 - Les cycloalcanes Les cycloalcanes (ou cyclanes) sont des molécules contenant deux atomes d'hydrogène par carbone et arrangées en forme d'anneau. La formule générale de ce type de composé est : CnH2n. Exemple le cyclohexane C6H12 4 - Les alcènes Définition : Les alcènes sont des hydrocarbures insaturés, c’est à dire, possédant une double liaison C C . Ils ont pour formule brute C2 H 2n . Nomenclature : Pour nommer les alcènes, on remplace le suffixe –ane du nom de l’alcane comportant le même nombre d’atomes de carbones par le suffixe –ène Exemples : H3C CH2 CH CH2 CH2 H3C Pent-1-ène CH3 CH CH2 H2C C CH2 CH CH3 CH3 Pent-2-ène 2-méthylbut-1-ène 5 - Les composés aromatiques Les composés aromatiques sont des composés insaturés tels que le benzène dont les atomes forment des structures cycliques et planes particulièrement stables. Le benzène C6H6 est constitué d'un cycle à 6 atomes de carbone formant un hexagone régulier et comportant. La représentation est un hexagone dans lequel trois liaisons doubles alternent avec trois liaisons simples. B - Les Alcools Les alcool sont amenés à remplacer en partie les alcanes dans la composition des carburants afin de limiter l’utilisation d’énergies fossiles. Ces biocarburants sont en effet produits par la décomposition de matières végétales donc d’énergies renouvelables. Les alcools sont formés de chaînes carbonée analogues aux alcanes où un atome d’hydrogène est remplacé par on radical ― OH appelé hydroxyle Exemples : Ethanol CH3― CH2―OH ; Propanol CH3―CH3―CH2―OH Formule brute: CnH2n+1―OH Nomenclature : Pour nommer les alcool, on remplace le suffixe –ane du nom de l’alcane comportant le même nombre d’atomes de carbones par le suffixe –ol. Les alcools sont d’excellents combustibles. Équation de la combustion de l’éthanol dans le dioxygène de l’air : CH 3 CH 2 OH O 2 2 CO 2 3 H 2 O . Cette oxydation entraîne la destruction du squelette carboné. Équation de la combustion d’un alcool dans le dioxygène de l’air : 3n Cn H 2n+1 OH O 2 n CO 2 (n 1) H 2 O . 2 Propriétés physiques: comparaison alcane/alcool C - Les carburants utilisés dans les moteurs Les combustibles les plus divers, qu’ils soient sous forme gazeuse, liquide ou solide peuvent être utilisés. Parmi les plus courants: les hydrocarbures (méthane CH4, propane C3H8, essence, gasoil, kérosène, fioul...), l’hydrogène (H2). Le comburant est le plus souvent l’oxygène de l’air, plus exceptionnellement de l’oxygène pur (moteur-fusée ) qui permet d’atteindre des températures plus élevées mais pose des problèmes de sécurité. Plus rarement, d’autres comburants sont utilises (moteurs fusée a ergols). Principaux produits du pétrole: - Le mot « paraffine » signifie en chimie du pétrole et dans le langage des raffineurs : alcane , n-paraffine ou normale-paraffine signifiant alcane linéaire, tandis que, iso-paraffine signifie alcane ramifié. Le terme « naphtène » ( Naphtol en anglais) est la dénomination donnée aux hydrocarbures saturés cycliques à 5 ou 6 atomes de carbone. Ou cycloalcanes . - - Le terme « oléfine » était le nom donné par le passé aux alcènes Les carburants usuels n'ont pas une composition bien définie. Ce sont des mélanges d'hydrocarbures qui varient avec l'origine géographique du pétrole utilisé et les procédés de raffinage appliqués. Le mélange commercialisé vérifie des contraintes sur les propriétés physiques (densité, volatilité) énergétiques (pouvoir calorique) et chimiques (indice d'octane, point d’éclair, limitation des teneurs en certains composants). - Point éclair : température à partir de laquelle un liquide peut s'enflammer au contact d'une source de chaleur : flamme, étincelle… Si l'on retire la source de chaleur, l'inflammation s'arrête. En anglais le point éclair est noté « Flash point » - Point d'inflammation : température où la quantité de vapeurs émises par le solvant est suffisante pour que la combustion continue même si l'on retire la source de chaleur à l'origine de l'inflammation. - Point d'auto ignition : température où le liquide s'enflamme spontanément sans apport de chaleur. L’essence L'essence est obtenu par distillation fractionnée du pétrole brut. En aviation, on utilise l'essence légère recueillie entre 70 et 120° dont la densité est environ 0,7. C'est un carburant pour moteur à allumage commandé (moteur a explosion). C'est un mélange d’hydrocarbures, auxquels peuvent être ajoutés des additifs pour carburants. De nombreux types d'essence sont fabriqués et mis sur le marché. Composition moyenne : 20 % à 30 % d’alcanes, hydrocarbures saturés de formule CnH2n+2 ; 5 % de cycloalcanes, hydrocarbures saturés cycliques ; 30 % à 45 % d’alcènes, hydrocarbures insaturés ; 30 % à 45 % d’hydrocarbures aromatiques, de la famille du benzène, etc. Indice d’octane: Parmi les alcanes, deux jouent un rôle particulier : l’octane C8H18 et l’heptane C7H16. Une des principales qualités d'une essence, est de brûler sans détonation, explosion trop violente qui engendre le cliquetis et l'auto-allumage du mélange air-essence. Un carburant de choix doit donc être antidétonant. Or, parmi les hydrocarbures purs, il en est deux dont les propriétés sont opposées : - L'heptane : très détonant. - L'octane : non détonant (particulièrement l'iso-octane). Le carburant est comparé à un mélange heptane-octane. Si le carburant brûle, comme le mélange de 80% d'octane et de 20% d'heptane, on dit que ce carburant a un indice d'octane de 80 ou qu'il a 80 d'indice d'octane. L'indice d'octane est donc un barème donnant le pouvoir antidétonant d'un carburant, mesuré par rapport à un mélange heptane-octane. En ajoutant certains additifs, tels que le benzène ou le tétraéthyle de plomb on obtient des essences moins détonantes que l'octane pur, et qui ont, par conséquent, un indice d'octane supérieur à 100, pouvant aller jusqu'à 145 pour des moteurs de compétition. Un essence très ordinaire fait un indice d'octane de 75. Autrefois, les moteurs d'avion de faible puissance de moins de 150 CV, utilisaient souvent de l'essence à 80/87 (couleur rouge). Maintenant, on utilise de la 100/130. L'ensemble de 2 chiffres (100-130) s'appelle le grade du carburant : - 100 est l'indice en mélange riche. évalue la résistance d’un carburant au cliquetis à haut régime. - 130 est l'indice en mélange pauvre. caractérise le comportement d’un carburant à bas régime L’AVGAS100LL est une essence de couleur bleue particulière. la production de l'Avgas diffère de celle des autres carburants par la quantité des tests et la rigueur du suivi qualité. Elle contient en faible quantité du plomb tétraéthyle (Tetraethyl lead) " TEL", après avoir utilisé de l'aniline, d'où son appellation "low lead" (faible teneur en plomb). Propriétés physiques T° fusion < −60 °C T° ébullition 20 à 200 °C[1] Solubilité 100 à 250 mg·l-1 dans l'eau Masse volumique 680 à 790 kg·m-3 à (15 °C) T° d'auto-inflammation environ 250 °C[1] Point d’éclair −40 °C Limites d’explosivité dans l’air 1,3–7,1 %vol[1] Pouvoir calorifique (PC) 47,3 MJ/kg Remarque: le plomb tétraéthyle de formule brute Pb(C2H5)4 et un redoutable polluant très toxique et désormais interdit dans les carburants terrestres. Le kérosène ou carburéacteur Le kérosène est un mélange d’hydrocarbures saturés obtenu par distillation du pétrole ente 150 et 250°C. C’est un mélange complexe d’alcanes, naphtènes et aromatique dont la composition varie selon l’origine géographique. Le plus utilisé en aéronautique est le JETA1 Propriétés chimiques: On peut considérer chimiquement le kérosène comme un mélange d’alcanes allant de C10H22 à C14H30. il est de coutume de lui affecter une formule chimique moyenne souvent égale à C11H22 ( en réalité cela oscille entre C10,9H20,9 et C12H23 ) Propriétés physiques : Aspect polluant: Un des principal problème est la présence de souffre qui par oxydation donne du dioxide de souffre SO2 et du sulfure d’hydrogène H2S gaz toxiques. Eco-carburants Les contraintes de préservation de l’environnement et de réduction d’émissions de gaz à effet de serre poussent les industriels de l’aéronautique à envisager d’autres carburants non fossiles. - L’hydrogène: La combustion du dihydrogène ne produisant que de l’eau apparaît comme parfaite. Le problème réside dans le stockage de ce gaz particulièrement inflammable. L’hydrogène est liquide à une température de – 253°C et nécessite des réservoir cryogéniques particulièrement isolés comme pour les fusées style Ariane donc peu concevable. - les alcools on un pouvoir calorifique assez faible comparé au jetA1 mais des essais à base de butanol se sont révélés prometteurs. - les agrocarburants à base d’huile végétale sont à l’essai mais posent des problèmes liés à froid à la température de solidification. III - Bilans des combustions (dans l’air) A - Le comburant : l’air Le plus souvent le comburant est le dioxygène O 2 contenu dans l’air. L’air est un mélange complexe constitué principalement de 1/5ième de Dioxygène O 2 et 4/5ième de Diazote N 2 Remarque les fractions molaire correspondent aux fractions volumiques. Si on assimile l’air à un mélange constitué uniquement de Dioxygène O 2 et de Diazote N 2 dans les proportions 21% et 79% , on constate que l’aire contient 3,76 fois plus de moles de N 2 que de moles de O 2 . ( 79/21 = 3,76 ) On en déduit la formule de l’air atmosphérique : O 2 3,76 N 2 Calcule de la masse molaire de l’air : Mair = Calcule de la masse volumique de l’air dans les conditions normales de température et de pression (CNTP : 0 °C et 101 325 Pa): B - Bilan d’une combustion complète ou stœchiométrique Une combustion est dite complète ou « stochiométrique » si le dioxygène est en quantité suffisante pour oxyder complètement les réactifs. Dans le cas d’un hydrocarbure, les seuls produits d’une combustion complète sont le dioxyde de carbone CO2 et l’eau H2O Equation de combustion d’un Alcane dans le dioxygène : Combustion du même Alcane dans l’air en tenant compte de sa composition moyenne : 2C n H 2 n 2 ( 3n 1)(O 2 3,76 N 2 ) 2nCO 2 ( 2n 2 )H 2 O ( 3n 1) 3,76 N 2 Air Cas d’un hydrocarbure quelconque de formule Cn H m : m Cn H m (n m )(O 2 3,76 N 2 ) nCO 2 H 2O (n m ) 3,76 N 2 4 4 2 Diazote Exemples : Combustion de l’essence : ( à 20°C) On réalise la combustion complète de 1 L d’essence dans l’air, on désire calculer la masse de dioxygène O2 néccéssaire et le volume d’air correspondant, ainsi que les masses de CO2 et H2O produites. L‘esence sera assimilée à de l’octane pur C 8 H 18 de densité dess = 0,781 Equation de la reaction complète : 2 C8H18 + 25 O2 → 16 CO2 + 18 H2O C8H18 + 12,5 O2 → 8 CO2 + 9 H2O Nombre de moles d’octane présent initialement : m C8 H18 781 m C8 H18 d ess . eau .Vess 781 g d’où n C8 H18 6,85 mol M C8 H18 114 Tableau d’avancement : Équation État du système Avancement État initial Au cours de la transformation État final x = 0 mol 2 C8H18(l) + Quantité de C8H18 6,85 mol 25 O2(g) Quantité de O2 nO2 x 6,85 – 2x nO2 – 25x 16x 18x x max 3,425 mol 0 mol 0 mol 16 xmax = 54,8 mol 18 xmax =61,65 mol Avancement final : L’octane est entièrement consomé donc : 6,85 – 2xmax = 0 16 CO2(g)+ 18 H2O(g) Quantité de Quantité de H2O CO2 0 mol 0 mol → xmax = 3,425 mol Quantité de O2 néccéssaire ( proportion stochiométriques) nO2 – 25xmax = 0 → nO2 = 25xmax = 85,62 mol En masse : m O 2 n O 2 M O 2 85,62 32 2740 g En volume VO 2 85,62 24 2055 L ( 20°C) Volume d’air à 20°C : (proportion d’O2 dan l’air sec 21%) Vair ou n air VO 2 9786 L 0,21 4,76 n O 2 407,5 mol Vair 407,5 24 9781 L Masse de CO2 produite : n CO 2 16 x max 54,8 mol m CO 2 n CO 2 M CO 2 54,8 44 2411 g Masse de H2O produite : n H 2O 18 x max 61,65 mol m H 2O n H 2O M H 2O 61,65 18 1110 g Combustion de Kérosène : ( à 20°C) On va supposer que le kérosène utilisé est assimilable à un composé de formule brute C11H22 On réalise la combustion complète de 1 L d’essence dans l’air, on désire calculer la masse de dioxygène O2 néccéssaire et le volume d’air correspondant, ainsi que les masses de CO2 et H2O produites. Le kérosène étant assimilé à C11 H 22 de densité dKéro = 0,801 Equation de la reaction complète : 2 C11H22 + 33 O2 → 22 CO2 + 22 H2O C11H22 + 16,5 O2 → 11 CO2 + 11 H2O Nombre de moles d’octane présent initialement : m C11H 22 d Kéro . eau .VKéro 801 g d’où n C11H 22 m C11H 22 M C11H 22 801 5,20 mol 154 Tableau d’avancement : Équation État du système Avancement État initial Au cours de la transformation État final x = 0 mol 2 C11H122(l) + 33 O2(g) Quantité de Quantité de O2 C11H22 5,20 mol nO2 22 CO2(g)+ 22 H2O(g) Quantité de Quantité de H2O CO2 0 mol 0 mol x 5,20 – 2x nO2 – 33x 22x 22x x max 2,6 mol 0 mol 0 mol 22 xmax = 57,2 mol 22 xmax =57,2 mol Avancement final : L’octane est entièrement consomé donc : 5,20 – 2xmax = 0 → xmax = 2,60 mol Quantité de O2 néccéssaire ( proportion stochiométriques) nO2 – 33xmax = 0 → nO2 = 33xmax = 85,8 mol En masse : m O 2 n O 2 M O 2 85,8 32 2745 g En volume VO 2 85,8 24 2059 L ( 20°C) Volume d’air à 20°C : (proportion d’O2 dan l’air sec 21%) Vair ou n air VO 2 9804 L 0,21 4,76 n O 2 408,4 mol Vair 408,4 24 9801 L Masse de CO2 produite : n CO 2 22 x max 57,2 mol m CO 2 n CO 2 M CO 2 57,2 44 2517 g m H 2O n H 2O M H 2O 57,2 18 1029 g Masse de H2O produite : n H 2O 22 x max 57,2 mol C - Combustion non stoechiométriques ou incomplètes. Lorsque les lois de la stoechiométrie sont respectées, les gaz d’échappement ne contiennent que de l’azote gazeux (N2), du dioxyde de carbone (CO2) et de l’eau à l’état de vapeur (H2O).Ces corps peuvent être considérés comme non polluants car sans danger sur la santés. Par contre dans le cas d’un excès d’air ou d’un manque d’air il apparaît des gaz polluants toxiques comme le monoxyde de carbone CO ou les oxydes d’azotes NOx. La présence du dioxyde de soufre SO2 dans les gaz d’échappementy proviens du souffre contenu dans les carburants et pas de la strochiométrie du mélange air-carburant. Pour simplifier le problème, on peut considérer deux configurations opposées : - mélange air/carburant riche (trop de carburant, pas assez d’air) - mélange air/carburant pauvre (peu de carburant, trop d’air). Ces configuration seront caractérisé par le facteur d’air λ Définition du facteur d’air : masse d' air utilisé pour 1 g de carburant maisse d' air stoechiométrique Exemple la masse d’air stoechiométrique = 14,7 g dans le cas de l’essence car il faut 14,7 g d’air pour bruler 1g d’essence. Mélanges trops riches λ < 1: Certains atomes qui constituent la molécule d’hydrocarbure ne trouvent pas de ‘‘partenaire oxygène’’ en nombre suffisant puisque l’air manque, ils ne sont donc pas oxydés complètement et se retrouvent dans les gaz d’échappement sous forme de particules carbonées (suies), de monoxyde de carbone (CO), très toxique. Ou d’hydrocarbures imbrûlés (HC) Exemples d’ hydrocarbures (CxHy ) présents le méthane (CH4) ou le butane (C4H10) qui sont des GES Mélanges trops pauvres λ > 1: Un excès d’air (donc d’oxygène)) peut entraîner la formation de monoxyde d’azote (NO), suite à une réaction entre l’oxygène (O2) et l’azote (N2). Une fois expulsé, le monoxyde d’azote présente la particularité de se transformer spontanément en dioxyde d’azote (NO2) au contact de l’air, générant au passage une mutation de l’oxygène atmosphérique en ozone (O3). Ces deux gaz sont très toxiques pour les organismes vivants. (NOx) Dioxyde de soufre (SO2) La quantité de SO2 dépend du type et de la qualité du carburant employé C'est un gaz toxique qui contribue à la formation des pluies acides. (remarque dans les mélanges riche il se forme du SO à la place de SO2) IV - Energie libérée par une combustion A - Enthalpie de combustion 1 - Application du premier principe à la thermochimie : Les réactions chimiques sont, le plus souvent, effectuées, soit à volume constant, soit à pression constante. combustions à volume constant (isochores) : Dans une telle évolution, il n’y a pas de travail échangé entre le système et l’extérieur, et l’on a : Q V U U finale U initiale combustions à pression constante (isobares). Dans une telle évolution, on a : Q P H H finale H initiale Dans ces deux cas, la chaleur mise en jeu ne dépend que de l’état initial et de l’état final (U et H sont des fonctions d’état). Par la suite, nous nous limiterons aux réactions de combustions à pression constante car, dans la plupart des cas, la différence entre Q v et Qp est négligeable. 2 - Enthalpie standard de formation Définition : On appelle Enthalpie Standart de formation f H 0 d’un constituant , l’énergie thermique reçue lors de la réaction de formation d’une mole de ce constituant. Elle s’exprime en J.mol-1 ou J/mol On note f H 0 ( X) l’enthalpie standard de formation de l’espèce chimique X. Remarque : L’énergie interne, comme l’enthalpie n’est définie qu’à une constante additive près ; aussi choisit-on des conditions arbitraires de température et de pression pour lesquelles on attribue par convention, une enthalpie nulle à certains corps (le plus souvent il s’agit de corps formés d’une seule sorte d’atomes). On choisit, le plus souvent, pour cet état de référence, les conditions standards pression Atmosphérique de 1 bar et une température de 25 C . Exemples Si f H 0 ( X) 0 la formation de X absorbe de l’énergie Si f H 0 ( X) 0 la formation de X libère de l’énergie 3 - Enthalpie de combustion Définition ; On appelle enthalpie de combustion d’un combustible C H 0 l’énergie thermique absorbée par la réaction complète d’une mole de combustible avec le dioxygène ( le plus souvent à 1bar et 25°C) Elle s’exprime en J.mol-1 ou J/mol Remarque : Les enthalpies de combustion sont de signe négatif , ce qui signifie que la réaction libère de l’énergie. Exemple f H 0 (C4 H 10 ) 2,9.106 J / mol à 25°C 4 - Calcul d’une enthalpie de combustion : loi de Hess Si un l’équation d’une réaction de combustion s’écrit : n1.Réactif1 + n2.Réactif2 +… m1.Produit1 + m2.produit2 + … Alors : C H 0 m j f ( Produit j) m i f ( Réactif i) j i avec ni et mj les coefficient stoechiométriques de la réaction : Exemple 1 : Calcul de l’enthalpie de réaction du butane (voir tableau des f H 0 ) Remarque : En ramenant les produits de la combustion à 25 C , il y a condensation de l’eau ! Exemple 2 : Calcul de l’enthalpie de réaction de l’octane B - Pouvoir Calorifique ou energie de combustion d’un combustible Le pouvoir calorifique (ou chaleur de combustion) d'un combustible est l'énergie dégagée sous forme de chaleur par la réaction de combustion par le dioxygène par unité de masse dans les conditions normales de température et de pression.C’est donc l'opposé de l'enthalpie de réaction de combustion . Elle est exprimée en général en kilojoules par kilogramme (kJ/kg ou kJ·kg-1), mais on rencontre également le pouvoir calorifique molaire (en kilojoules par mole, kJ/mol) ou le pouvoir calorifique volumique (en kilojoules par litre, kJ/L). Il existe deux types de pouvoir calorifique : Le pouvoir calorifique supérieur (PCS) : C'est l’énergie thermique libérée par la combustion d'un kilogramme de combustible. Cette énergie comprend la chaleur sensible, mais aussi la chaleur latente de vaporisation de l'eau, généralement produite par la combustion. Cette énergie peut être entièrement récupérée si la vapeur d'eau émise est condensée, c'est-à-dire si toute l'eau vaporisée se retrouve finalement sous forme liquide . Le pouvoir calorifique inférieur (PCI) : C'est l’énergie thermique libérée par la combustion d'un kilogramme de combustible sous forme de chaleur sensible, à l'exclusion de l’énergie de vaporisation (chaleur latente) de l'eau présente en fin de réaction. Dans un moteur et en particulier un réacteur , il est impossible de recondenser la vapeur d’eau produite par la combustion, c’est donc le PCI qu’il faut prendre en compte. Remarque : PCS PCI m H 2O L H 2 0 avec LH2O Chaleur latente de vaporisation de l’eau Exemples : Le Kerosene : Pouvoir calorifique: 43 105 kJ/kg Exercice : calculer le PCI de l’heptanne à partir des enthalpies de formation du tableau précédent, le comparer à celui de l’essence.
