La combustion

Résumé du document

La combustion est une réaction chimique qui met en œuvre un combustible et un comburant (le premier est un corps réducteur, le second un oxydant): elle fournit de l'énergie calorifique et émet généralement de la lumière. Sur la maîtrise de cette réaction se fondent le développement de la société industrielle et la sauvegarde de l'environnement.

Les premiers «combustionnistes» sont les hommes de la préhistoire ; le feu conférait à celui qui savait le maîtriser un statut de sorcier. L'importance du culte du feu dans certaines civilisations ou l'existence de mythes comme celui de Prométhée indiquent une fascination que les flammes ont toujours exercée sur les hommes. Il faut cependant attendre la fin du XVIIIe siècle pour que se développe une étude sérieuse des phénomènes mis en œuvre dans la combustion.

C'est en s'intéressant à ce sujet, et grâce à la découverte quasi simultanée entre 1783 et 1784 de l'oxygène par le Suédois Carl Wilhelm Scheele et le Britannique Joseph Priestley, que le Français Antoine Laurent de Lavoisier va écrire les véritables premiers bilans réactionnels et fonder la chimie moderne.

Extraits

[...] Avant traitement, le pétrole brut renferme trois sortes de composés : - des alcanes, ou hydrocarbures saturés - des cyclanes, ou hydrocarbures cycliques saturés (CnH2n); - des aromatiques, ou hydrocarbures cycliques insaturés Chaque gisement a ses propres caractéristiques, et les qualités du brut peuvent être très variables : deux bruts identiques provenant de gisements différents n'ont jamais été découverts. Le traitement du pétrole brut est cependant toujours le même, seules les diverses fractions recueillies en fin de raffinage varient en fonction de la provenance. Les bruts paraffiniques (Libye) sont ceux à dominance d'alcanes, les naphténiques (Venezuela) sont constitués en grande partie de cyclanes, les aromatiques (Moyen‑Orient) ont une forte proportion de cycles benzéniques, les sulfureux contiennent du soufre ; il existe des bruts inclassables selon ces critères. La distillation permet d'obtenir des gaz (méthane, éthane, propane, butane . [...]

[...] Le gaz naturel pour l'éclairage et le chauffage des fours était déjà utilisé dans la Chine antique. B. Le charbon source calorifique La première machine capable de fonctionner grâce à un combustible, en l'occurrence de la poudre à canon, fut conçue par l'abbé Jean de Hautefeuille, qui publia un mémoire à ce sujet dès 1678, et fut réalisée par Christiaan Huygens en 1680. Puis, avec l'invention de la machine à vapeur par Denis Papin et les améliorations apportées par Thomas Newcomen et James Watt, le charbon devient la nouvelle source calorifique. [...]

[...] Les gaz Les combustibles gazeux proviennent du pétrole, ou directement de gisements naturels, dont la formation est identique aux gisements pétrolifères (Lacq, Groningue). Le méthane peut être obtenu par distillation de la houille. Certains gaz se prêtent à un stockage à l'état liquide, donc moins encombrant : c'est le cas du propane et du butane. Le méthane, parfois associé au charbon, est redouté par les mineurs (grisou) ; c'est encore ce gaz (biogaz) qui est essentiellement produit par la fermentation du fumier. [...]

[...] Aspects physiques de la combustion La flamme, en tant que phénomène physique, est la première manifestation de la combustion. On en distingue deux sortes : les flammes de prémélange, ou de mélange préalable, obtenues lorsque le combustible et l'oxydant sont mélangés avant d'être mis en réaction ; et les flammes de diffusion, qui apparaissent à l'interface située entre les deux réactifs principaux non mélangés, ces dernières pouvant se stabiliser grâce aux processus conjugués de diffusion moléculaire et de diffusion thermique. [...]

[...] Ce premier moteur à combustion interne, plus léger et plus pratique d'utilisation que la machine à vapeur, allait permettre le développement du véhicule automobile, puis de l'avion. En 1859, le forage du premier puits pétrolier par Edwin Laurentine Drake, en Pennsylvanie, allait fournir un nouveau combustible qui devait révolutionner le XXe siècle. D. Les combustibles usuels Les combustibles sont classés généralement en trois catégories, correspondant chacune à un état différent de la matière : solide, liquide ou gazeux. Cependant, quelle que soit la nature du combustible, la réaction de combustion proprement dite ne peut avoir lieu que lorsque les réactifs sont sous forme gazeuse. [...]