Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.
-
Upload
aymeric-meunier -
Category
Documents
-
view
104 -
download
0
Transcript of Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.
![Page 1: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/1.jpg)
charger 1S calorimétrie
2nde Lewis
![Page 2: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/2.jpg)
Réaction chimique de combustions
![Page 3: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/3.jpg)
Qu’appelle-t-on combustion ?
C’est une réaction chimique qui :
• met en jeu un carburant et de l’oxygène
• se produit à haute température
• dégage de la chaleur
• est une réaction chimique rapide
• produit du dioxyde de carbone CO2 et de l’eau H2O et parfois des composés toxiques (cyanure, acide, monoxyde de carbone…)
![Page 4: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/4.jpg)
Le triangle du feu
• Pour qu’il y ait feu, les pompiers disent qu’il faut trois éléments (d’où le terme triangle) :
Un point chaud
Un carburantUn comburant
![Page 5: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/5.jpg)
Question
Expliquer le triangle du feu
en terme chimiques.
![Page 6: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/6.jpg)
Question
• En utilisant ce qui a été vu lors du cours sur la réaction chimique, expliquer pourquoi une combustion est une réaction chimique rapide.
![Page 7: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/7.jpg)
Énergie
• L’énergie est une grandeur qui caractérise un système.
• L’énergie est une grandeur qui se conserve
• L’énergie :– se stocke– s’échange– se transforme
![Page 8: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/8.jpg)
Questions
• Donner un exemple de stockage d’énergie.
• Donner un exemple d’échange d’énergie.
• Donner un exemple de transformation d’énergie.
![Page 9: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/9.jpg)
Systèmes isolés
• Certains systèmes sont dits isolés. Ils n’échangent pas d’énergie avec le milieu extérieur qui les entoure.
• Leur énergie reste constante.
![Page 10: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/10.jpg)
Question
Les systèmes suivants sont-ils isolés ? Justifier la réponse en utilisant votre bon sens.
• Le soleil
• Un chat
![Page 11: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/11.jpg)
Question
Les systèmes suivants sont-ils isolés ? Justifier la réponse en utilisant votre bon sens.
• Une tasse de café (qu’on ne boit pas)
• Un radiateur
![Page 12: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/12.jpg)
Question
Donner des exemples de systèmes isolés.
![Page 13: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/13.jpg)
Énergie et réaction chimique
Le système à considérer lorsqu’on 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.
![Page 14: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/14.jpg)
Exemples de systèmes chimiques mettant en jeu une combustion
Définir le système chimique
![Page 15: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/15.jpg)
Exemples de systèmes chimiques mettant en jeu une combustion
Définir le système
chimique
![Page 16: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/16.jpg)
Exemples de systèmes chimiques mettant en jeu une combustion
Définir le système
chimique dans le cas de la fusée Ariane
![Page 17: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/17.jpg)
Équation chimique de combustion
• On représente une réaction chimique par une équation chimique
• Ex :
CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O
réactifs produits
La stœchiométrie est ajustée : il y a autant de C, de H et de O de part et d’autre du signe =
![Page 18: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/18.jpg)
Pour ajuster la stœchiométrie(cas de la combustion du gaz propane)
• Ajuster l’élément C avec un nombre devant CO2
• Ajuster l’élément H avec un nombre devant H2O
• Ajuster l’élément O avec un nombre devant O2
C3H8 + 5 O2 3 CO2 + 4 H2O
3 C_ H
10 O
![Page 19: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/19.jpg)
Les équations suivantes représentent-elles des combustions ?Leur stœchiométrie est-elle ajustée ?
• C2H6O + O2 CO2 + H2O
• 2 CH4O + 2Na CH3ONa + H2
• CH4 + O2 3 CO2 + H2O
![Page 20: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/20.jpg)
Exemples
• Ajuster l’élément C avec un nombre devant CO2
• Ajuster l’élément H avec un nombre devant H2O
• Ajuster l’élément O avec un nombre devant O2
• Écrire l’équation chimique de combustion du butane C4H10.
• L’octane C8H18 est un constituant essentiel de l’essence. Écrire son équation de combustion
![Page 21: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/21.jpg)
Pourquoi les phrases suivantes ne sont-elles pas correctes ?
Lorsque du bois brûle, de l’énergie est crée.
• En brûlant, le gaz transfert de la température à l’eau qui est dans la casserole.
• Une voiture s’appelle automobile parce qu’elle produit sa propre énergie.
• A la sortie d’un pot d’échappement, il ne doit pas y avoir d’eau, sinon, c’est qu’il y a un problème mécanique.
![Page 22: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/22.jpg)
Liaison chimique
• Les atomes, au sein des molécules, sont reliés par des liaisons appelées « liaisons chimiques ».
Atome
Liaisons chimiques
![Page 23: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/23.jpg)
Énergie de liaison chimique
• On peut caser ces liaisons en fournissant de l’énergie.
• Si des liaisons se forment, de l’énergie est libérée.
Énergie à fournir à la molécule
Énergie libérée car il se forme une liaison
![Page 24: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/24.jpg)
Interprétation microscopique de l’énergie de combustion
• On peut considérer que les molécules des réactifs doivent briser toutes les liaisons chimiques, (il faut fournir de l’énergie au système)
• puis que les atomes ainsi produits forme des liaison chimiques pour donner les produits de la combustion (on récupère de l’énergie)
• le bilan des deux opérations est l’énergie de la combustion.
![Page 25: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/25.jpg)
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 ?
• Qu’est devenue l’énergie ?
Micromega
![Page 26: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/26.jpg)
Combustion de l’éthanolaspect microscopique
• Écrire l’équation chimique de combustion de l’éthanol.
• Cette équation est-elle conforme à l’état initial de la simulation ?
• Combien de liaisons chimiques doivent-être rompues ?
• Combien doivent être formées ?• Observer la simulation.
![Page 27: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/27.jpg)
Mêmes questions pour la combustion du butane C4H10
![Page 28: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/28.jpg)
Combustion : aspect macroscopique
• Cas d’un système isolé
• On suppose qu’une maison froide est bien isolée. On fait brûler de l’alcool dans la maison.
• On considère le système « maison », contenant l’air et l’alcool. Que devient son énergie lors de la combustion de l’alcool ?
• Que devient sa température ?
• Voir la simulation.
![Page 29: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/29.jpg)
Suite de la maison
• Prévoir l’évolution de la température et de l’énergie du système « maison » si la maison n’est pas bien isolée.
![Page 30: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/30.jpg)
Condition d’équilibre thermique
• Deux systèmes qui peuvent s’échanger de l’énergie doivent, à l’équilibre, avoir même température.
• Revoir la simulation
• L’équilibre est atteint plus ou moins vite suivant la nature de la barrière qui sépare les systèmes
![Page 31: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/31.jpg)
Exemple de barrières séparant deux systèmes
Système 1 système 2
verre de café main qui tient le verre
l’eau d’un chauffe eau air extérieur
intérieur du corps air extérieur
![Page 32: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/32.jpg)
Isolation
• Intérêt de l’isolation• Moyen de l’isolation• Principe de l’isolation : ralentir le transfert
d’énergie• Paramètre de l’isolation :
– le matériau constituant la barrière– l’épaisseur de la barrière– la surface de la barrière
![Page 33: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/33.jpg)
Comparaison de l’isolation des maisons
• On considère deux maisons ; l’une bien isolée, l’autre mal isolée.
• Comparer leur énergie quand la température extérieure varie (rafraîchissement de l’air).
• Comment ces variations d ’énergie des maison se traduit-elle ?
![Page 34: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/34.jpg)
Matériaux d’isolation
• L’air : 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 d’isolant
![Page 35: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/35.jpg)
Plaque de polystyrène expansé.Pourquoi est-ce un bon isolant ?
![Page 36: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/36.jpg)
• Chaque bille de polystyrène est constituée de vésicules remplies d’air (= expansée)• L’air ne peut pas circuler d’une bille à l’autre• Le matériaux est isolant
![Page 37: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/37.jpg)
Loi de diffusion de la chaleur(diffusion = transfert d’énergie
sans transport de matière)
Quantité d’énergie transférée par minute
Épaisseur de la barrière
Règle de la moitié
![Page 38: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/38.jpg)
Pourquoi
• Pourquoi la température à l’intérieur d’une caverne est-elle constante ?
• Pourquoi met-on un pull quand il fait froid ?• Pourquoi les radiateurs ont-il des formes
bizarres ?
![Page 39: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/39.jpg)
Un glaçon fond-il moins vite
• Quand on le met dans l’eau 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
![Page 40: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/40.jpg)
Température d’une barrière
• Quelle est la température de la barrière ?
• Quelle est la température du pull dans lequel il y a un glaçon ?
Système 180°C
Système 220°C
barrière
![Page 41: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/41.jpg)
Différents modes de transfert de l’énergie
![Page 42: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/42.jpg)
L ’énergie se transfert :
Par mode travailPar mode chaleurPar mode rayonnement (ex. la lumière)
![Page 43: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/43.jpg)
Le mode travail
• De la matière qui se déplace– objet– particules (électrons)– ...
![Page 44: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/44.jpg)
Le mode chaleur
• Pas de déplacement de matière
• Mais besoin d ’un support matériel
• La chaleur ne se propage pas dans le vide
![Page 45: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/45.jpg)
Le mode rayonnement
• Il n’y a pas de déplacement de matière
• Il n’y a pas besoin de matière
• La lumière est un rayonnement : il se déplace dans le vide
• Le soleil transfert de l’énergie vers la Terre
![Page 46: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/46.jpg)
Quel(s) mode(s) de transfert ?
![Page 47: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/47.jpg)
Quel(s) mode(s) de transfert ?
![Page 48: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/48.jpg)
Autre moyen de transformer de la chaleur en travail
Réaction de combustion Augmentation de la températuredonc de la pressiondonc déplacement du pistonC’est du travail
![Page 49: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/49.jpg)
Application
• Donner des exemples de situations où la chaleur est transformée en travail.– Moteur à essence– volcan– vent– –
![Page 50: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/50.jpg)
Transformation de la chaleur en lumière
• Toute matière chauffée à une température suffisamment élevée produit de la lumière
![Page 51: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/51.jpg)
Exemples de conversion de chaleur en lumière
• Donner des exemples de conversion de chaleur en lumière. Préciser si la chaleur provient-elle d’une combustion ?– – – – –
![Page 52: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/52.jpg)
Que retenir ?
• Savoir ce qu’est une combustion
• Savoir ce qu’on peut faire de la chaleur d’une combustion
• Savoir écire l’équation chimique d’une combustion
• Savoir interpréter une chaleur de combustion au niveau des liaisons chimiques
![Page 53: Charger 1S calorimétrie 2nde Lewis. Réaction chimique de combustions.](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062622/551d9d9f497959293b8cd8ae/html5/thumbnails/53.jpg)
Que retenir ?
• Savoir définir un système chimique, son énergie, sa température
• Savoir ce qu’est un système isolé
• Savoir ce qu’est une barrière entre deux systèmes
• Savoir quels paramètres caractérisent une isolation