Combustion du méthane dans le dioxygène
La combustion est une réaction chimique où des molécules complexes sont décomposées en molécules plus petites et plus stables via un réarrangement des liaisons entre les atomes.
La chimie de la combustion est une composante majeure de la chimie à haute température qui implique principalement des réactions radicalaires.
Toutefois il est possible de traiter la combustion via une réaction globale unique.
Exemple:
Combustion du propane dans le dioxygène
Le dioxyde de carbone CO2 et l’eau H2O sont plus stables que le dioxygène et le propane.
La combustion est une réaction d’oxydoréduction, en l’occurrence l’oxydation d’un combustible par un comburant:
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Le combustible est le corps qui est oxydé durant la combustion ; c'est un réducteur, il perd des électrons.
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Le comburant est le corps qui est réduit ; c'est un oxydant, il gagne des électrons.
Comme pour toutes réactions chimiques, un catalyseur facilite la combustion et comme cette dernière possède souvent une énergie d'activation élevée,
l'usage d'un catalyseur permet de travailler à une température moins élevée.
Ceci permet une combustion complète comme dans le cas des pots catalytiques qui grâce à la présence de métaux catalytiques brûlent les résidus des gaz
d'échappement à une température inférieure à celle régnant dans le moteur.
Dans le cas des combustibles solides, l’énergie d’activation va permettre de vaporiser ou de pyrolyser le combustible. Les gaz, ainsi produits, vont se mélanger
au comburant et donner le mélange combustible.
Si l’énergie produite par la combustion est supérieure ou égale à l’énergie d’activation nécessaire,
la réaction de combustion s’auto-entretient.
Energie dégagée et pouvoir calorifique
La quantité d'énergie dégagée par la réaction est supérieure à la quantité d'énergie nécessaire à l'initier.
La quantité d’énergie produite par la combustion est exprimée en joules (J); il s'agit de l'enthalpie de réaction.
Dans les domaines d'application (fours, brûleurs, moteurs à combustion interne, lutte contre incendie), on utilise souvent la notion de pouvoir calorifique,
qui est l'enthalpie de réaction par unité de masse de combustible ou l'énergie obtenue par la combustion d'un kilogramme de combustible,
exprimée en général en kilojoule par kilogramme (noté kJ/kg ou kJ·kg-1).
Les combustions d'hydrocarbures dégagent de l'eau sous forme de vapeur. Cette vapeur d'eau contient une grande quantité d'énergie.
Ce paramètre est donc pris en compte de manière spécifique pour l'évaluation du pouvoir calorifique, et l'on définit :
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Le pouvoir calorifique supérieur (PCS) : « Quantité d'énergie dégagée par la combustion complète d'une unité de combustible,
la vapeur d'eau étant supposée condensée et la chaleur récupérée »[2].
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Le pouvoir calorifique inférieur (PCI) : « Quantité de chaleur dégagée par la combustion complète d'une unité de combustible, la vapeur
d'eau étant supposée non condensée et la chaleur non récupérée »[3].
La différence entre le PCI et le PCS est la chaleur latente de vaporisation de l’eau (Lv) multipliée par la quantité de vapeur produite (m),
qui vaut à peu-près 2 250 kJ·kg-1 (cette dernière valeur dépend de la pression et de la température).
On a la relation PCS = PCI + m·Lv.
1 - Feux
2 - Comburant
3 - Extinction du Feu
