Énergie libérée lors de la combustion d'un hydrocarbure ou d'un alcool

I Définition de l'énergie chimique

-L'énergie chimique est un réservoir d'énergie

-On peut libérer cette énergie lors d'une réaction chimique

➥Rupture/formation de liaison covalente = libération d'énergie

On peut convertir l'énergie chimique en:

-Énergie thermique et rayonnante (chaleur,flamme...)

-Énergie électrique (pile batterie...)

-Énergie mécanique (muscles...)

REMARQUE: pétrole,gaz naturel,biomasse.. sont des réservoirs d'énergie chimique que l'on récupère majoritairement par combustion

II Équation d'une combustion

-Respect des règles de conservation des éléments chimique

-Combustion complète d'une espèce organique -> création de CO₂ et H₂O

Exemple, combustion du butane: 2 C₄H₁₀ + 13 O₂ -> 8 CO₂ + 10 H₂O

-Combustion incomplète = manque de O₂ -> création de C (poudre noir) et CO (gaz toxique)

➥On écrit alors l'équation de la combustion pour chaque espèce de carbone formée

III Ordre de grandeur de l'énergie libérée lors d'une combustion

-Une combustion crée de l'énergie thermique

-Énergie de combustion = énergie donnée par kilo de combustible (boisnessence...) brûlé

➥ Exprimé en kJ.kg^-1 alors aussi appelé pouvoir calorifique ℘ du combustible

➥ ou exprimé en kJ.L^-1 pour les liquide/gaz, en J.mol^-1 pour les espèces chimique

-Les énergies thermiques molaires de combustion sont 100 à 1000 fois plus grande que celles de changements d'état

➥A cause de la nature des liaisons qui se rompent

-Van der Waals ou hydrogène pendant un changement d'état

-Liaisons covalente pendant une réaction chimique

IV Chauffage d'un corps

1) Transfert thermique avec variation de température

-Tout les corps ne sont pas aussi faciles à chauffer

➥ Cela dépend de la caractéristique thermique massique du corps

FORMULE

-Énergie E à transmettre à un corps pour élever de Δθ sa température:

- E = m ✕ c ✕ (θ_final-θ_initial)

REMARQUE: on peut avoir la forme: E = m ✕ c ✕ Δθ

E: énergie thermique transférée en J

m: masse en Kg

θ: température en °C, Δθ: différences de température en °C

c: capacité thermique massique en J.Kg^-1.°C^-1

2) Changement d'état et transfert thermique

Le transfert d'énergie thermique à énergie chimique peut:

-Créer une variation de température

-Créer un changement d'état

A pression constante, le passage solide-liquide et liquide-gaz s'effectue à température constante

FORMULE:

Énergie thermique E transférée lors d'un changement d'état:

- E = m ✕ L

E: énergie thermique transférée lors du changement d'état en Joule

m: masse en kg

L: énergie massique de changement d'état en J.kg^-1 (= chaleur latente)

V Impact des combustions

Consommation d'énergie primaire:

➥Épuisement des ressources

➥Pollution de l'air

➥Émission de CO₂ -> Effet de serre

VI L'essentiel

Transfert thermique lors d'une combustion

Formules:

Eth = m ✕ E_{combustion massique}

➥m: masse

Eth = n ✕ E_{combustion molaire}

➥n: nombrede moles

Eth: énergie transférée à l'environnement pendant une combustion (J)

E_{combustion molaire}: énergie de combustion du combustible utilisé (J.mol^-1)

E_{combustion massique}: énergie de combustion du combustible utilisé (J.g^-1)

C: capacité calorifique du corps chauffé (J.g^-1.°C^-1)

Δθ: variation de la température du corps chauffé (°C)

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