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° (CO_2(g)) = -3,93.10⁵ J.mol^-1

∆_fH° (O_3(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° (O_2(l)) = ∆_fH° (H_2(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.