Chapitre
7 : Les carburants
Les
moyens de transport actuels utilisent principalement l’énergie
chimique qu’ils transforment en énergie mécanique.
Cette
énergie est issue d’une transformation chimique appelée
combustion
I. La combustion des carburants :
1. Le moteur à explosion :
Dans
ce moteur, le carburant mélangé à l'air explose dans un cylindre
en provoquant une forte pression sur le piston. L’énergie
thermique dégagée par la combustion explosive est transformée en
partie en énergie mécanique. Le PCI (Pouvoir Calorifique Inférieur)
du carburant indique la quantité qu’il libère par unité de masse
et de volume, l’eau formée étant à l’état de gaz.
n'1*Carburant
+ n'2*O2 = n1*C02 + n2*H2O
Où :
n1, n2, n’1 et n’2 :
nombre stœchiométriques
II. Enthalpie de combustion :
1. Enthalpie de formation :
L’enthalpie
de formation d’un constituant, notée ∆fH°,
à la température T et sous une pression de 1 bar, correspond à
l’énergie libérée (∆fH° < 0) ou reçue (∆fH°
> 0) lors de la réaction de formation d’une mole de ce
constituant. Elle s’exprime en J.mol-1.
Exemples :
∆fH° (H2O(l)) = -2,86.105
J.mol-1
∆fH°
(CO2(g))
= -3,93.105
J.mol-1
∆fH°
(O3(g))
= 1,42.105
J.mol-1
Par
convention, un corps simple (composé d’un seul élément)
dans son état le plus stable à la température T et sous une
pression de 1 bar a une enthalpie de formation nulle.
Exemples :
A 25°C : ∆fH°
(O2(l))
= ∆fH°
(H2(g))
= ∆fH°
(C(s))=
0 J.mol-1
2. Enthalpie de combustion :
L’enthalpie
de combustion, notée ∆cH°,
correspond à l’énergie libérée, à la température T et sous
une pression de 1 bar, lors de la réaction complète d’une mole
de combustible avec le dioxygène. Elle s’exprime en J.mol-1.
Remarque :
Lors d’une combustion, le système chimique cède de l’énergie
au milieu extérieur, de fait, ∆cH° est toujours
négatif.
- Calcul de l’enthalpie de combustion :
∆cH°
= [n1.∆fH°(prod1) +
n2.∆fH°(prod2) + …] –
[n’1.∆fH°(réac1) +
n’2.∆fH°(réac2) + …]
Produits Réactifs
Où :
n1, n2, n’1 et n’2 :
nombre stœchiométriques
III. Dangers et moyens de protection liés aux combustions :
1. Les dangers :
Il
y a un risque d’explosion :
- Lors du
remplissage du réservoir des véhicules en présence d’une source
de chaleur (briquet, cigarette, étincelle…) ;
- Des véhicules
fonctionnant au GPL.
Les
gaz d’échappement des véhicules contiennent des centaines de
polluants dangereux pour la santé. Le monoxyde de carbone,
peut provoquer des intoxications qui peuvent mener à la
mort.
2. Les moyens de prévention et de protection :
Par
prévention :
- Il est interdit
de remplir le réservoir de son véhicule en présence d’une
source de chaleur : le moteur doit être coupé et les
portables éteints ;
- Il faut éviter
de mettre en marche le moteur des véhicules dans un endroit clos et
peu ventilé.
Par
mesure de protection :
- Les véhicules
récents possèdent un pot catalytique qui réduit la
nocivité des gaz d’échappement ;
- Les réservoirs
des véhicules au GPL sont munis de soupapes de sécurité.
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