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Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.

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1 charger 1S calorimétrie 2nde Lewis

2 Réaction chimique de combustions

3 Quappelle-t-on combustion ? Cest une réaction chimique qui : met en jeu un carburant et de loxygène se produit à haute température dégage de la chaleur est une réaction chimique rapide produit du dioxyde de carbone CO 2 et de leau H 2 O et parfois des composés toxiques (cyanure, acide, monoxyde de carbone…)

4 Le triangle du feu Pour quil y ait feu, les pompiers disent quil faut trois éléments (doù le terme triangle) : Un point chaud Un carburantUn comburant

5 Question Expliquer le triangle du feu en terme chimiques.

6 Question En utilisant ce qui a été vu lors du cours sur la réaction chimique, expliquer pourquoi une combustion est une réaction chimique rapide.

7 Énergie Lénergie est une grandeur qui caractérise un système. Lénergie est une grandeur qui se conserve Lénergie : –se stocke –séchange –se transforme

8 Questions Donner un exemple de stockage dénergie. Donner un exemple déchange dénergie. Donner un exemple de transformation dénergie.

9 Systèmes isolés Certains systèmes sont dits isolés. Ils néchangent pas dénergie avec le milieu extérieur qui les entoure. Leur énergie reste constante.

10 Question Les systèmes suivants sont-ils isolés ? Justifier la réponse en utilisant votre bon sens. Le soleil Un chat

11 Question Les systèmes suivants sont-ils isolés ? Justifier la réponse en utilisant votre bon sens. Une tasse de café (quon ne boit pas) Un radiateur

12 Question Donner des exemples de systèmes isolés.

13 Énergie et réaction chimique Le système à considérer lorsquon réalise une réaction chimique est constitué : des réactifs des produits de la réaction Quand il y a des gaz, le système est donc complexe. On ne sait pas très bien où il est.

14 Exemples de systèmes chimiques mettant en jeu une combustion Définir le système chimique

15 Exemples de systèmes chimiques mettant en jeu une combustion Définir le système chimique

16 Exemples de systèmes chimiques mettant en jeu une combustion Définir le système chimique dans le cas de la fusée Ariane

17 Équation chimique de combustion On représente une réaction chimique par une équation chimique Ex : CH O 2 CO H 2 O réactifs produits La stœchiométrie est ajustée : il y a autant de C, de H et de O de part et dautre du signe =

18 Pour ajuster la stœchiométrie (cas de la combustion du gaz propane) Ajuster lélément C avec un nombre devant CO 2 Ajuster lélément H avec un nombre devant H 2 O Ajuster lélément O avec un nombre devant O 2 C 3 H O 2 3 CO H 2 O 3 C _ H 10 O

19 Les équations suivantes représentent-elles des combustions ? Leur stœchiométrie est-elle ajustée ? C 2 H 6 O + O 2 CO 2 + H 2 O 2 CH 4 O + 2Na CH 3 ONa + H 2 CH 4 + O 2 3 CO 2 + H 2 O

20 Exemples Ajuster lélément C avec un nombre devant CO 2 Ajuster lélément H avec un nombre devant H 2 O Ajuster lélément O avec un nombre devant O 2 Écrire léquation chimique de combustion du butane C 4 H 10. Loctane C 8 H 18 est un constituant essentiel de lessence. Écrire son équation de combustion

21 Pourquoi les phrases suivantes ne sont-elles pas correctes ? Lorsque du bois brûle, de lénergie est crée. En brûlant, le gaz transfert de la température à leau qui est dans la casserole. Une voiture sappelle automobile parce quelle produit sa propre énergie. A la sortie dun pot déchappement, il ne doit pas y avoir deau, sinon, cest quil y a un problème mécanique.

22 Liaison chimique Les atomes, au sein des molécules, sont reliés par des liaisons appelées « liaisons chimiques ». Atome Liaisons chimiques

23 Énergie de liaison chimique On peut caser ces liaisons en fournissant de lénergie. Si des liaisons se forment, de lénergie est libérée. Énergie à fournir à la molécule Énergie libérée car il se forme une liaison

24 Interprétation microscopique de lénergie de combustion On peut considérer que les molécules des réactifs doivent briser toutes les liaisons chimiques, (il faut fournir de lénergie au système) puis que les atomes ainsi produits forme des liaison chimiques pour donner les produits de la combustion (on récupère de lénergie) le bilan des deux opérations est lénergie de la combustion.

25 Observer la simulation De quoi est constitué le système ? Que devient son énergie pendant la 1ère phase ? Pourquoi ? Que devient son énergie pendant la 2e phase ? Pourquoi ? Quel est le bilan ? Quest devenue lénergie ? Micromega

26 Combustion de léthanol aspect microscopique Écrire léquation chimique de combustion de léthanol. Cette équation est-elle conforme à létat initial de la simulation ? Combien de liaisons chimiques doivent-être rompues ? Combien doivent être formées ? Observer la simulation.

27 Mêmes questions pour la combustion du butane C 4 H 10

28 Combustion : aspect macroscopique Cas dun système isolé On suppose quune maison froide est bien isolée. On fait brûler de lalcool dans la maison. On considère le système « maison », contenant lair et lalcool. Que devient son énergie lors de la combustion de lalcool ? Que devient sa température ? Voir la simulation.

29 Suite de la maison Prévoir lévolution de la température et de lénergie du système « maison » si la maison nest pas bien isolée.

30 Condition déquilibre thermique Deux systèmes qui peuvent séchanger de lénergie doivent, à léquilibre, avoir même température. Revoir la simulation Léquilibre est atteint plus ou moins vite suivant la nature de la barrière qui sépare les systèmes

31 Exemple de barrières séparant deux systèmes Système 1 système 2 verre de café main qui tient le verre leau dun chauffe eau air extérieur intérieur du corps air extérieur

32 Isolation Intérêt de lisolation Moyen de lisolation Principe de lisolation : ralentir le transfert dénergie Paramètre de lisolation : –le matériau constituant la barrière –lépaisseur de la barrière –la surface de la barrière

33 Comparaison de lisolation des maisons On considère deux maisons ; lune bien isolée, lautre mal isolée. Comparer leur énergie quand la température extérieure varie (rafraîchissement de lair). Comment ces variations d énergie des maison se traduit-elle ?

34 Matériaux disolation Lair : bon isolant, mais en circulant, permet le transfert de la chaleur. Métal : mauvais isolant : bon conducteur de la chaleur Matériaux expansés : Question : proposer une interprétation à leur qualité disolant

35 Plaque de polystyrène expansé. Pourquoi est-ce un bon isolant ?

36 Chaque bille de polystyrène est constituée de vésicules remplies dair (= expansée) Lair ne peut pas circuler dune bille à lautre Le matériaux est isolant

37 Loi de diffusion de la chaleur (diffusion = transfert dénergie sans transport de matière) Quantité dénergie transférée par minute Épaisseur de la barrière Règle de la moitié

38 Pourquoi Pourquoi la température à lintérieur dune caverne est-elle constante ? Pourquoi met-on un pull quand il fait froid ? Pourquoi les radiateurs ont-il des formes bizarres ?

39 Un glaçon fond-il moins vite Quand on le met dans leau froide ? Quand on le pose sur une table en bois Quand on le pose sur une table en métal Quand on le met dans un pull Le glaçon est dans le pull

40 Température dune barrière Quelle est la température de la barrière ? Quelle est la température du pull dans lequel il y a un glaçon ? Système 1 80°C Système 2 20°C barrière

41 Différents modes de transfert de lénergie

42 L énergie se transfert : Par mode travail Par mode chaleur Par mode rayonnement (ex. la lumière)

43 Le mode travail De la matière qui se déplace –objet –particules (électrons) –...

44 Le mode chaleur Pas de déplacement de matière Mais besoin d un support matériel La chaleur ne se propage pas dans le vide

45 Le mode rayonnement Il ny a pas de déplacement de matière Il ny a pas besoin de matière La lumière est un rayonnement : il se déplace dans le vide Le soleil transfert de lénergie vers la Terre

46 Quel(s) mode(s) de transfert ?

47

48 Autre moyen de transformer de la chaleur en travail Réaction de combustion Augmentation de la température donc de la pression donc déplacement du piston Cest du travail

49 Application Donner des exemples de situations où la chaleur est transformée en travail. – Moteur à essence – volcan – vent –

50 Transformation de la chaleur en lumière Toute matière chauffée à une température suffisamment élevée produit de la lumière

51 Exemples de conversion de chaleur en lumière Donner des exemples de conversion de chaleur en lumière. Préciser si la chaleur provient-elle dune combustion ? –

52 Que retenir ? Savoir ce quest une combustion Savoir ce quon peut faire de la chaleur dune combustion Savoir écire léquation chimique dune combustion Savoir interpréter une chaleur de combustion au niveau des liaisons chimiques

53 Que retenir ? Savoir définir un système chimique, son énergie, sa température Savoir ce quest un système isolé Savoir ce quest une barrière entre deux systèmes Savoir quels paramètres caractérisent une isolation


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