Chapitre 05_Cours_Energie chimique

« Cours Chapitre 05 : Energie chimique. I. La combustion, une transformation chimique I.1.

Système chimique et combustion. Un _ _ _ s y s t è m e _ _ _ c h i m i q u e _ _ _ est l’ensemble des espèces chimiques présentes dans un espace donné.

Ces espèces sont susceptibles de réagir entre elles : des ___réactifs___ disparaissent et des ___produits___ apparaissent.

Le système peut donc évoluer, il faut alors pouvoir décrire son état à différentes étapes de son évolution.

On utilisa alors les paramètres suivants : Ø L a t e m p é r a t u r e q u e l ’ o n n o t e (𝑇) o u (𝜃), m e s u r é e e n d e g r é C e l s i u s (°𝐶). Ø L a p r e s s i o n (𝑃) m e s u r é e e n P a s c a l (𝑃𝑎), h e c t o p a s c a l (ℎ𝑃𝑎) o u b a r (𝑏𝑎𝑟). Ø Les espèces chimiques présentent dans le système. Ø L a q u a n t i t é d e m a t i è r e (𝑛) d e c h a q u e e s p è c e c h i m i q u e m e s u r é e e n m o l e s ( m o l ) . Ø L ’ é t a t p h y s i q u e d e c h a c u n e d e s e s p è c e s : s o l i d e (𝑠), l i q u i d e (𝑙), g a z e u s e (𝑔) o u e n s o l u t i o n a q u e u s e (𝑎𝑞). La _ _ _ c o m b u s t i o n _ _ _ est une réaction chimique entre un combustible et un comburant produisant de la _ _ _ c h a l e u r _ _ _ .

Elle doit être amorcée par une énergie d’activation. Ces trois éléments nécessaires à une réaction de c o m b u s t i o n f o r m e n t l e t r i a n g l e d u f e u (𝑓𝑖𝑔𝑢𝑟𝑒 01). Figure 1: Le triangle du feu. Ø Le _ _ _ c o m b u s t i b l e _ _ _ (aussi appelé carburant dans le langage commun) est l’espèce chimique « qui brûle » (bois, essence, propane, butane…) Ø La ___comburant___ est l’espèce chimique qui « fait brûler ». Le comburant est une espèce chimique riche en oxygène.

La plupart du temps il s ’ a g i t d e d i o x y g è n e 𝑂! m a i s c e l a p e u t ê t r e a u s s i d u p r o t o x y d e d ’ a z o t e 𝑁! 𝑂" d a n s certains moteurs de fusée. Ø L’_ _ _ é n e r g i e ___ d’activation___ permet d’amorcer la réaction de c o m b u s t i o n (𝑓𝑖𝑔𝑢𝑟𝑒 02), e l l e p e u t ê t r e a p p o r t é e p a r u n e f l a m m e ( a l l u m e t t e , Chapitre 05 : Energie chimique 1 / 6 Cours briquet), une étincelle (bougie dans un moteur).

Une fois initiée la combustion s’auto-entretient, l’énergie libérée par la combustion apporte l’énergie nécessaire pour prolonger la réaction. Figure 2 : Pour amorcer une réaction chimique de combustion, il faut apporter de l'énergie, l'énergie d'activation.

Une fois amorcée la combustion s'auto-entretient grâce à l'énergie libérée par cette dernière. Lors d’une combustion complète d’un alcane, d’un alcène ou d’un alcool, les p r o d u i t s f o r m é s s o n t e x c l u s i v e m e n t d u _ _ d i o x y d e _ _ d e _ _ c a r b o n e _ _ (𝐶𝑂! ) e t d e _ _ _ l ’ e a u _ _ _ (𝐻! 𝑂) .

L e d i o x y d e d e c a r b o n e p e u t ê t r e m i s e n é v i d e n c e a v e c de l’eau de chaux et l’eau avec du sulfate de cuivre. Ø Alcane : molécule formée exclusivement d’atomes carbone et d’hydrogène liés entre eux uniquement par des liaisons simples. Ø Alcène : molécule formée exclusivement d’atomes de carbone et d’hydrogène e t p r é s e n t a n t a u m o i n s u n e d o u b l e l i a i s o n c a r b o n e « 𝐶 = 𝐶 ». Ø A l c o o l : a l c a n e o u a l c è n e p r é s e n t a n t u n g r o u p e h y d r o x y l e « − 𝑂𝐻 ». Famille Les alcanes Les alcènes Les alcools 𝐶# 𝐻!#$! 𝐶# 𝐻!# 𝐶# 𝐻!#$% 𝑂𝐻 Formule Brute Exemple Le propane : Le propène Le propan-1-ol 𝐶& 𝐻' 𝐶& 𝐻( 𝐶& 𝐻) 𝑂𝐻 Tableau 1 : Formules brutes des principales familles de combustibles. Chapitre 05 : Energie chimique 2 / 6 Cours I.2.

Energie associée à une transformation chimique ou physique. Une transformation chimique ou physique qui libère de l’énergie thermique (qui émet de la chaleur) est dite _ _ _ e x o t h e r m i q u e _ _ _ .

Comme cette réaction chimique libère de la chaleur, donc de l’énergie, l’énergie chimique du système diminue au cours de la transformation.

C’est le cas des combustions. A l’inverse, une transformation chimique ou physique qui absorbe de la chaleur (sensation de froid), est dite _ _ _ e n d o t h e r m i q u e _ _ _ .

L’énergie du système chimique augmente au cours de la transformation.

C’est le cas de la fusion (passage de l’état solide à liquide) ou de l’évaporation (passage de l’état liquide à gazeux). I.3.

Le pouvoir calorifique L e p o u v o i r c a l o r i f i q u e (𝑃𝐶) d ’ u n c o m b u s t i b l e e s t é g a l à l a q u a n t i t é d ’ é n e r g i e dégagée sous forme de chaleur.... »