la combustion

  • les composants de la combustion

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Pour qu'il y ait combustion, il faut de la chaleur, un comburant et un combustible en quantité suffisante, on représente de façon symbolique cette association par le triangle de feu.

La réaction est déclenchée par une énergie d'activation. Il s'agit généralement de chaleur. Par exemple, ce sera l'échauffement du frottement dans le cas d'une allumette, le câble électrique qui chauffe, une étincelle...

Mais il y a d'autres moyens de fournir l'énergie d'activation: électricité, radiation, pression... Tous ces moyens entraînent une augmentation de la température. 

La température à laquelle un liquide émet suffisamment de vapeurs pour former avec l'air un mélange inflammable dont la combustion peut s'entretenir d'elle-même est appelée point d'ignition.

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  Le combustible se transforme en dégageant de la chaleur et de la lumière. Le combustible peut-être:
 un solide formant des braises (bois, papier...) {classe A}
 un liquide ou un solide liquéfiable (essence, gazole...) {classe B}
⇒ un gaz (butane, propane...) {classe C}
⇒ un métal (fer, aluminium...) {classe D}
Puisque le combustible est le corps qui est oxydé durant la combustion, il perd des électrons.
 Le comburant est la substance qui réagit avec le combustible. Celui-ci peut-être de l'oxygène, du soufre, du chlore... La plupart du temps, il s'agit de l'air ambiant, et plus particulièrement du dioxygène. Au contraire, le comburant est le corps qui est réduit au cours de la combustion, il gagne donc des électrons.
Dans certains cas très particuliers, le comburant et le combustible sont un seul et même corps. Par exemple, la nitroglycérine, molécule possédant par elle-même de l'oxygène en quantité suffisante pour se combiner avec les autres atomes de la molécule.
 
 
 
formule brute: C3H5N3O9    Image
 
On obtient ainsi le schéma suivant:
 
 
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  • différents types de combustion

La combustion complète permet d'obtenir la quantité maximale d'énergie disponible par une substance. Lors d'une combustion complète, le réactif réagit avec le comburant jusqu'à former des produits qui ne peuvent plus être oxydés, c'est-à-dire que ces produits ne peuvent plus réagir avec le comburant.
La combustion incomplète a lieu quand la quantité de comburant est insuffisante pour permettre la réaction complète du combustible ou lorsque le temps de contact, à une température rendant la combustion possible, est trop faible. Elle produit des résidus de combustion, sous forme de cendres qui émettent des fumées (monoxyde de carbone, oxyde d'azote...). La réaction de combustion est habituellement incomplète. Seul le contrôle des conditions permet d'obtenir une combustion complète.
La combustion rapide est une forme de combustion au cours de laquelle de grandes quantités de chaleur et d'énergie sont relâchées sous forme de lumière. Cette forme de  combustion est dûe à la vitesse élevée de la réction donnant naissance au feu (combustion de la bougie) {ordre d'énergie dégagé: 103 kJ}
La combustion lente est une réaction se réalisant à des températures peu élevées, dûe à la vitesse peu élevée de la réction (le fer qui rouille) {ordre de grandeur de l'énergie dégagée: 10kJ}
 
•réaction complète de combustion de la bougie:
La vapeur de cire qui réagit avec l'oxygène est principalement l'acide stéarique, de formule brute: CH3 (CH2)16 COOH. On obtient l'équation bilan suivante:

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La couleur de la flamme dépend de la température, en effet plus un corps est chaud plus son spectre tend vers le bleu. 

 

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extinction d'une flamme

Pour ralentir la vitesse de combustion ou arrêter complètement la combustion, il faut éloigner, sinon ôter complètement un des trois éléments essentiels dans le triangle du feu.

•suppression du combustible: éloignement de combustibles à proximité du feu.

•suppression du comburant: utilisation d'un extincteur à neige carbonique, action par étouffement.

•Suppression de l'énergie d'activation, par refroidissement.

 

Des moyens d'extinction sont utilisés selon les feux, et notamment leurs classes, on obtient le tableau suivant: 

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Tous ces moyens ont déjà fait leurs preuves, mais ont tous des défauts, l'eau fait beaucoup de dégâts dans les lieux habités, les poudres ont un fort impact sur l'environnement... C'est pour cette raison que "l'extincteur électrique" est en voie de développement. Étudions maintenant comment il est possible d'éteindre des flammes grâce à un champ électrique?