Combustion

Définition

La combustion est le processus de brûler quelque chose, suite à une réaction chimique entre des substances, comprenant généralement de l'oxygène. Elle est généralement accompagnée de la génération de chaleur et de lumière sous forme de flamme. Un combustible réagit avec un oxydant pour produire de la chaleur. Les trois principaux types de combustion sont : combustion rapide, combustion spontanée et combustion explosive. En l'absence d'oxygène, la combustion est une oxydation rapide.

Simplement, la combustion est la réaction chimique exothermique entre un corps réducteur et l'oxygène ou un autre corps oxydant.

La combustion d'un gaz :

La combustion est aussi appelée brûlage. Ainsi, tout exemple de combustion auquel vous pouvez penser est une réaction de combustion, y compris des allumettes, des bougies, des feux de camp et des brûleurs à gaz.

Quelques exemples courants de combustion incluent la combustion de bois pour chauffer une maison, la combustion d'essence pour faire fonctionner une voiture et la combustion de gaz naturel pour cuisiner sur une cuisinière. Une combustion avec un feu non maîtrisé qui s'étend sur une vaste étendue est appelée un incendie.

Explications

Une réaction de combustion est une réaction chimique exothermique entre un combustible et un comburant qui forme un produit oxydé. En chimie générale, c'est l'un des principaux types de réactions chimiques. La combustion est une réaction entre un combustible hydrocarboné (par exemple, le charbon, le propane, le bois, le méthane) et l'oxygène moléculaire (dioxygène O₂), produisant du dioxyde de carbone (CO₂), de l'eau (H₂O) et de la chaleur. La chaleur fournit l'énergie d'activation pour démarrer la réaction chimique. La combinaison d'oxygène, de combustible et de chaleur forme le triangle du feu, qui est une façon de représenter les exigences de la combustion.

Combustion avec oxygène

La formule générale d'une réaction de combustion est : hydrocarbure C_xH_y + oxygène O₂ → dioxyde de carbone CO₂ + eau H₂O + chaleur.

Il existe une réaction de combustion lorsque vous voyez un hydrocarbure (molécule contenant du carbone et de l'hydrogène) et de l'oxygène gazeux (O₂) du côté réactif (côté gauche) de la flèche de réaction et du dioxyde de carbone (CO₂) et de l'eau (H₂O) sur le côté produit (côté droit) de la flèche de réaction. De plus, la combustion à l'oxygène produit toujours de la chaleur. La réaction nécessite toujours de l'énergie d'activation pour démarrer, mais plus de chaleur est libérée par la combustion qu'elle n'est absorbée au démarrage.

De nombreuses réactions de combustion produisent des flammes. Si vous voyez du feu, cela indique une réaction de combustion. Cependant, la combustion existe souvent sans feu. Par exemple, la combustion lente est une combustion sans flammes.

Parfois, il est plus difficile de reconnaître une réaction de combustion parce que le réactif contient son propre oxydant (oxygène) ou parce que la combustion est incomplète, formant d'autres produits en plus du dioxyde de carbone et de l'eau. Par exemple, certaines fusées reposent sur la réaction entre l'Aérozine 50 (C₂H₁₂N₄) et le tétroxyde d'azote (N₂O₄). Si vous êtes intelligent, vous verrez que Aérozine 50 contient les liaisons chimiques nécessaires pour agir comme un carburant (carbone-hydrogène et carbone-azote) et le tétroxyde d'azote fournit de l'oxygène pour la combustion.

Combustion sans oxygène

Il existe des formes de combustion qui n'impliquent même pas d'oxygène. Techniquement, l'oxydation ne nécessite pas toujours d'oxygène, donc la combustion peut également exister sans oxygène.

Un oxydant accepte des électrons, généralement en fournissant de l'oxygène à une réaction chimique. D'autres oxydants comprennent les halogènes (fluor, chlore, etc.). Les combustibles métalliques brûlent en utilisant des polymères fluorés (par exemple, le téflon), sans avoir besoin d'oxygène du tout.

Combustion rapide

Lorsque l'énergie rapide nécessite de l'énergie thermique externe pour qu'une réaction existe, elle est classée comme combustion rapide. Cette réaction continuera à rester vivante jusqu'à ce que tout le carburant soit brûlé. En tant que sous-produit, cette forme de combustion produit de grandes quantités de chaleur et d'énergie lumineuse à un rythme rapide.

Un exemple courant est l'allumage d'une bougie. La réaction de combustion a lieu lorsqu'une flamme allume la mèche, produisant une lumière constante qui ne s'arrête pas tant que toute la cire n'a pas été brûlée.

Combustion spontanée

La combustion spontanée a reçu son nom parce qu'aucune énergie extérieure n'est requise pour que la réaction commence. Elle débute spontanément. Lors de la combustion spontanée, une augmentation de la température due à une réaction interne, suivie d'un emballement thermique et de la présence d'une quantité suffisante d'oxygène déclenchera le processus. Une fois que le carburant atteint une température suffisamment élevée, il s'enflamme tout seul. Par exemple, le phosphore s'auto-enflammera à température ambiante sans aucune application de chaleur.

Combustion explosive

La combustion explosive est exactement ce à quoi vous vous attendez; une explosion. Ce type de combustion existe à un rythme extrêmement rapide. Lorsqu'une force est utilisée pour enflammer le carburant, de la chaleur, de l'énergie lumineuse et sonore sont produites immédiatement. Un exemple courant de ceci peut être vu dans les feux d'artifice. Lorsqu'une étincelle allume la mèche, le feu d'artifice explose, provoquant chaleur, lumière et son.

Combustion complète

Une combustion complète nécessite une combinaison de carburant et d'oxygène. Pendant le processus de combustion, le réactif est complètement brûlé dans l'oxygène, laissant une quantité limitée de sous-produit. Lorsqu'un hydrocarbure est brûlé dans de l'oxygène, la réaction conduit généralement à la production de dioxyde de carbone et d'eau.

Lorsque d'autres éléments sont brûlés, ils laissent généralement des restes d'oxydes communément connus. Par exemple, le carbone produira du dioxyde de carbone, l'azote mènera au dioxyde d'azote et le soufre produira du dioxyde de soufre.

Combustion incomplète

Une combustion incomplète intervient lorsqu'il n'y a pas assez d'oxygène pour que le carburant réagisse pleinement. Dans ce cas, les sous-produits, le dioxyde de carbone et l'eau, ne sont pas produits. Au lieu de cela, la réaction laissera du monoxyde de carbone et de la suie. La combustion incomplète produit également moins d'énergie que la combustion complète, ce qui la rend globalement moins efficace.

Combustion complète vs. incomplète

Comme d'autres réactions chimiques, la combustion est soumise à un réactif limitant et ne se déroule pas toujours jusqu'à son terme.

• Combustion complète ou combustion propre : existe lorsque l'oxydation d'un hydrocarbure ne produit que du dioxyde de carbone et de l'eau. La cire de bougie allumée est un bon exemple de combustion complète. La chaleur de la mèche brûlante vaporise la cire (un hydrocarbure). La cire réagit avec l'oxygène, libérant du dioxyde de carbone et de l'eau. La cire brûle et le dioxyde de carbone et l'eau se dissipent dans l'air.
• Combustion incomplète ou combustion sale : est une oxydation incomplète des hydrocarbures, produisant du monoxyde de carbone (CO), du carbone (suie) et d'autres produits, en plus du dioxyde de carbone et de l'eau. Le bois et la plupart des combustibles fossiles subissent une combustion incomplète, libérant ces déchets supplémentaires.

En propulsion spatiale

La combustion décroissante est la combustion d'un bloc de propergol dont la forme permet d'obtenir une diminution continue de la surface de combustion et, partant, de la poussée.

La combustion érosive est la combustion d'un bloc de propergol dans le cas où l'écoulement des gaz de combustion provoque une érosion du bloc.

La combustion longitudinale ou combustion en cigarette est une combustion d'un bloc de propergol, caractérisée par une surface plane de combustion progressant dans la direction longitudinale, vers l'avant ou vers l'arrière.

Une combustion transversale extérieure est une combustion d'un bloc de propergol, caractérisée par une surface de combustion s'étendant longitudinalement et progressant de l'extérieur vers l'intérieur.

Une combustion transversale intérieure est une combustion d'un bloc de propergol qui s'effectue de l'intérieur vers l'extérieur à partir d'un canal central.

En rapport avec "combustion"

• biocombustible

  

  Un biocombustible est un combustible dérivé de sources renouvelables qui ne dégagent pas de CO2 lorsqu'ils sont brûlés.

• combustible

  

  Un combustible est un matériau qui brûle facilement (inflammable), qui peut subir une combustion et produire de la chaleur.

• flamme

  

  Une flamme est la partie visible chaude d'un feu issu d'une combustion vive de gaz incandescent.

• incendie

  

  Un incendie est un feu violent, avec de gigantesques flammes, de grande ampleur sur une vaste étendue.