Combustions complètes et incomplètes

 

I- Combustions du butane :

1-Qu'est-ce que le butane ?

Le butane est un gaz combustible provenant de la distillation du pétrole dans les raffineries.

C'est un  HydroCarbure , c'est à dire une substance faite uniquement d'atomes de carbone (C) et d'atomes d'hydrogène (H).

Le butane, gazeux dans les conditions normales de température et de pression, peut-être facilement liquéfié, Ce qui rend son conditionnement et son transport aisés (dans des bouteilles ou des wagons-citernes).

Une bouteille de gaz butane. Elle contient le butane liquide sous pression. Celui-ci subit une détente à la sortie de la bouteille pour pouvoir être utilisé comme gaz combustible.

Dans un briquet, le butane maintenu sous pression est liquide. Il est détendu et brûle à l'état gazeux lorsqu'on actionne le briquet.

Quelques caractéristiques importantes du butane :

Température d'ébullition (sous pression atmosphérique normale)

Masse volumique du butane liquide

Masse volumique du butane gazeux

0°C

585 g/L

2,5

1 litre de butane liquide libère 239 litres de gaz (à15 °C sous une pression de  1000 hPa)


La réaction chimique de combustion du butane libère beaucoup d'énergie. On l'utilise donc dans les appareils de chauffage et de cuisson (gazinières, ...)

Plaque de cuisson fonctionnant grâce à la combustion du butane.

Remarque: D'autres gaz combustibles, tels que le méthane (gaz naturel) ou le propane sont également employés. Ce sont également des hydrocarbures qui brûle dans l'air de la même façon que le butane.

 

2-Combustion complète du butane:

Voir cette situation-problème.(combustion complète d'un hydrocarbure, format .doc)

Expériences:

On allume un briquet et on règle le débit du gaz pour avoir une petite flamme bleue : le gaz sort du briquet en petite quantité et brûle complètement avec le dioxygène de l'air : la combustion du butane est complète.

On observe alors que les produits de la combustion complète du butane sont des gaz incolores et invisibles ("rien" n'apparaît au-dessus de la flamme).

Petite flamme formée lors de la combustion (quasiment) complète du butane.

On place un bocal retourné sur la flamme du briquet précédent et on observe:

Un bocal retourné est placé sur la flamme obtenue lors de la combustion complète du butane.

>De la buée (eau liquide qui vient de la condensation de la vapeur d'eau) se forme sur les parois du bocal.

On en déduit que lors de la combustion complète du butane, il se forme de l'eau. Celle-ci apparaît sous forme de vapeur d'eau (incolore et invisible) mais peut être mise en évidence par formation de buée sur les parois d'un bocal.

Remarque: c'est cette vapeur d'eau, qui est également produite lors de la combustion du kérosène dans les turboréacteurs d'un avion, qui forme en se condensant en haute altitude (où il fait froid), la traînée laissée par les avions :

Les aérosols dégagés par les avions ont un effet sur le climat, par la création de nuages d'altitude dont le forçage radiatif est positif.

La vapeur d'eau produite par la combustion du kérosène (hydrocarbure) est refroidie et se condense dans l'atmosphère : une traînée blanche se forme.

 

>On verse de l'eau de chaux dans le bocal qui était placé au-dessus de la flamme du briquet. On bouche, on agite et on observe:

         

L'eau de chaux se trouble d'un précipité blanc (carbonate de calcium).

On en déduit que lors de la combustion complète du butane, il se forme également du dioxyde de carbone (gaz incolore).

Interprétation: Lors de la combustion complète du butane, le butane et le dioxygène (les réactifs) de l'air réagissent ensemble et se transforment en vapeur d'eau et dioxyde de carbone (les produits).

Le bilan de la combustion complète du butane est :

Butane  +  dioxygène (en excès)   ------------------------->       eau + dioxyde de carbone

REACTIFS                                              PRODUITS

 

3-Combustion incomplète du butane:

Expériences:

-On allume un briquet et on règle le débit du gaz pour avoir une grande flamme jaune : le gaz sort du briquet en grande quantité et ne brûle pas complètement avec le dioxygène de l'air : la combustion du butane est incomplète.

-On observe alors que les produits de la combustion complète du butane ne sont pas que  des gaz incolores et invisibles: il apparaît parfois de la fumée noire au-dessus de la flamme (la fumée est faite de petites particules solides en suspension).

-On place une soucoupe en porcelaine blanche retournée sur la flamme du briquet et on observe:

              

>La soucoupe se recouvre d'un dépôt noir : c'est du carbone qui vient du butane (hydrocarbure) qui n'a pas complètement brûlé, le dioxygène n'étant pas présent en assez grande quantité : le dioxygène est en défaut.

-Au cours de cette combustion, il se forme également divers gaz : vapeur d'eau, dioxyde de carbone et monoxyde de carbone (mortel).

 

II- Dangers des combustions:

1-Les risques d'intoxication au monoxyde de carbone:

D'après http://www.interieur.gouv.fr/rubriques/b/b1_votre_secu/monoxyde 

Le monoxyde de carbone est un gaz mortel incolore et inodore il est donc particulièrement difficile à détecter. 

Le monoxyde de carbone est produit notamment par le mauvais fonctionnement (combustion incomplète) d'appareils ménagers de cuisson, d'appareils de chauffage ou de cheminées ayant un mauvais tirage.

L'intoxication aigue par le monoxyde de carbone est fréquente, souvent collective et saisonnière. Première cause de mortalité d'origine toxique, seulement 70% des intoxications sont diagnostiquées. On compte en France, chaque année, 6000 intoxications et 300 décès.

Les symptômes d'une intoxication au monoxyde de carbone :

 

La conduite à tenir en cas d'intoxication

 

Pour en savoir plus  sur le monoxyde de carbone et ses dangers:

http://umvf.cochin.univ-paris5.fr/article.php3?id_article=289

http://www.interieur.gouv.fr/rubriques/b/b1_votre_secu/monoxyde

 

2-Les risques d'asphyxie:

Il est très dangereux de réaliser une combustion (feu de camp, cuisson, ...) dans une pièce close ou mal ventilée car outre une intoxication au monoxyde de carbone, il y a risque d'asphyxie par disparition complète, lors de la combustion, du dioxygène présent dans l'air et indispensable à la vie.

Sans ce dioxygène, il y a risque de mourir par asphyxie.

Pour savoir quoi faire en cas d'asphyxie : http://www.santepub-mtl.qc.ca/Publication/secours/mal1.html 

D'autres informations sur les risques d'asphyxie : http://fr.wikipedia.org/wiki/Asphyxie 

 

3-Les risques d'incendie:

BSPP

Image d'après http://www.bspp.fr/ 

Une combustion mal maîtrisée peut se propager rapidement si elle est réalisée à proximité d'objets  facilement inflammables.

                    

Pictogrammes placés sur les matériaux facilement inflammables ou extrêmement inflammables.

  Il y a risque d’incendie si trois conditions sont réunies :

-présence de combustible,

-présence d’air (dioxygène : comburant)

-chaleur.

 

On peut schématiser cela par le triangle ci-dessous :

 

 Le triangle du feu

La prévention ou la lutte contre le feu passe par la suppression de l’un des cotés du triangle.

Liens: 

http://www.pompiersdefrance.org/ : site des Sapeurs Pompiers de France.

http://www.bspp.fr/ : Sapeurs Pompiers de Paris.

 

4-Les risques d'explosion:

L'accumulation d'un gaz combustible (butane, méthane, ...) dans l'air peut provoquer une explosion déclenchée par une flamme ou une étincelle.

Les bons gestes face à une fuite de gaz

Quel que soit le gaz que vous utilisez, le gaz naturel, le gaz butane ou le gaz propane, évitez tout risque d’étincelle qui suffirait à provoquer une explosion :

  • N’allumez pas la lumière, même en pleine nuit !
  • Ne touchez à aucun interrupteur ni au disjoncteur
  • Ne téléphonez pas de chez vous ni d’un appareil fixe ni d’un portable
  • Ne prenez pas l’ascenseur pour aller téléphoner de l’extérieur, mais prenez les escaliers sans allumer la lumière
  • Ne sonnez pas chez votre voisin de pallier, mais frappez à la porte

1) Faites un important courant d’air en ouvrant largement plusieurs fenêtres et bien sûr en priorité celle de la cuisine ou de la pièce d’où provient la fuite. Ne refermez qu’après avoir couper l’arrivée de gaz.
courant d'air

2) Fermez le robinet d’arrivée de gaz de l’appareil qui est en cause. Si vous avez plusieurs appareils fonctionnant au gaz, ne perdez pas de temps à chercher de quel appareil il s’agit et coupez l’arrivée de gaz au compteur. Si il s’agit d’une bouteille fermez le robinet d’arrivée de la bouteille.
fermeture robinet d'arrivée

3) Si la fuite ne cesse pas ou si vous êtes inquiet, appelez les secours d’une cabine téléphonique, ou à l’extérieur de chez vous avec un portable. Si vous n’êtes pas seul, emmenez avec vous les membres de votre famille Faites le 18 pour appeler les pompiers.
Nous vous rappelons que l’appel des pompiers est gratuit dans une cabine téléphonique : vous n’avez donc pas besoin de monnaie ou d’une carte téléphonique : vous décrochez et vous faites le 18. Vous ne devez raccrocher que lorsque les pompiers vous disent de le faire.
appel pompiers

Les bons gestes face à une fuite de gaz enflammée

Attention ! Tant que le gaz brûle, il n’y a pas de risque d’explosion. Vous ne devez donc pas tenter d’étouffer les flammes sans avoir fermé l’arrivée de gaz au compteur ou à la bouteille.

1 ) Fermez l’arrivée de gaz au niveau du robinet d’alimentation de gaz de l’appareil concerné si vous le pouvez.
Protégez-vous la main avec un gant de cuisine.
Agissez de la même façon s'il s’agit d’une bouteille de gaz.
fermer arrivée de gaz

2) Si la fuite enflammée est trop proche du robinet, fermez l’arrivée de gaz au compteur. Si vous ne le pouvez pas, ou si les flammes peuvent se propager, mouillez largement toutes les surfaces proches de la fuite enflammée.
mouiller largement

3) Appelez les pompiers en composant le 18. La fuite de gaz enflammée est le seul cas où vous pouvez appeler les secours de chez vous. Suivez leurs consignes à la lettre. Ne raccrochez que lorsqu’ils vous le proposent.
appeler pompiers

 d'après :http://www.cepr.tm.fr/fr/risqdome/explosion.htm 

(mise à jour le 3 avril mars 2004)

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