FORMULES de PHYSIQUE
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COMBUSTION
-combustion
Combustion est le terme indiquant qu’un corps est dans des conditions lui permettant d’exprimer de la chaleur
-en Chimie, un combustible (réducteur) traité par un comburant (oxydant) lui permet de "brûler" (combustion) donc de produire de la chaleur.
-en Physique, en consommant (transformant) des combustibles nucléaires, on produit aussi de la chaleur
TYPES de COMBUSTION
-la combustion interne est le terme exprimant qu'un appareil (machine thermique) donne de l'énergie à partir de la combustion qui se produit dans l'intérieur de l'appareil (moteurs à essence, diesel, à gaz, à réaction....)
-la combustion externe est le terme exprimant qu'un appareil (machine thermique) donne de l'énergie à partir de création de chaleur à l'extérieur de l'appareil (machine à vapeur, un moteur Stirling....)
Le système comporte en effet une source chaude, une source froide extérieures et seul le circuit caloporteur implique l'appareil
LE FEU n'est que la représentation visuelle d'une combustion
Les couleurs du feu correspondent aux longueurs d'ondes des rayonnements émis
La 1° loi de Wien permet de déterminer la relation entre couleur émise lors d'un feu et la température
du foyer ” c’est λ # 2,9.10-3 T où λ(m)= longueur d'onde correspondant au maximum d'intensité lumineuse perçue et T(K) = température
Mais cette équation est théorique (car on considère alors un système fermé) Dans la pratique, où il s'agit de systèmes ouverts (sur l'extérieur) les températures sont très inférieures à celles de l’équation
Exemples :
-la température d'un feu de cheminée est de l'ordre de 1000° C
-la température d'un feu de charbon est proche de 1200° C
-la température d'un feu de forge, permettant de porter du fer au rouge cerise (# 750° C), puis au blanc (# 1300° C) est donc de l'ordre de 1400° C
QUESTIONS ENERGETIQUES
-chaleur de combustion (c’est une énergie)
Elle provient d'une réaction chimique impliquant un combustible (réducteur) et un comburant (oxydant) et qui est productrice d’énergie -dont de l’énergie calorifique-
Elle produit aussi des rayonnements, dont ceux émis en lumière visible (le feu)
Eq = q’p.m
avec Eq (J)= énergie calorifique dégagée par la combustion d’un corps
Eq est parfois exprimée en thermies (1Th = 4,185.106 J )
ou en kWh (1kWh = 3,6.106J)
q’p(J/kg)= pouvoir calorifique massique du corps
m(kg)= masse de corps consumée
-chaleur molaire de combustion
C'est l'énergie calorifique produite (à conditions T.P.N) par la combustion de la mole d’un corps
E*c= Et / q
avec E*c(J/mol)= chaleur molaire de combustion d’un corps
Et (J)= énergie thermique produite par la combustion
q(mol)= quantité de matière impliquée dans cette combustion
-pouvoir calorifique voir chapitre spécial sous ce nom
INFLAMMABILITÉ
-l'inflammabilité est le coefficient (Ki) indiquant les conditions limites inférieures de début de combustion d’un corps >> Ki = yn.Té /100
où yn(nombre)= concentration (fraction) volumique du carburant
Té(K) est le point d’éclair du corps considéré (c'est à dire la température la plus
basse à laquelle un combustible produit de la vapeur pouvant s'enflammer en
présence d'une flamme incitatrice)
Pour certains corps, l'inflammabilité est spontanée (par exemple la térébenthine à 253°C),
mais en général elle est comprise entre 2 limites de concentrations volumiques (pas d'inflammation ni en dessous, ni en dessus)
Pour un mélange de combustibles, l’inflammabilité est fonction de la moyenne
des Té de chaque composant
TAUX de COMPRESSION
Notion liée à la combustion dans les moteurs thermiques : ce taux définit les limites d’expansion volumique d’un carburant dans un moteur (rapport entre les volumes maxi et mini de la chambre de combustion) Ses valeurs pratiques vont de
5 à 12 pour les moteurs à essence,et de 12 à 25 pour les moteurs diesels