Ch03 – Combustion | 1ère ERA-MA | ⏱ 1 h (TP) | Binôme
Dernière mise à jour : 14 août 2026, 16:25
Si tu poses un verre retourné sur une bougie allumée, que se passe-t-il ?
La flamme s'éteint en quelques secondes — mais pas parce que tout l'O₂ est consommé : la flamme s'éteint dès que l'O₂ passe sous ≈ 15 % (contre 21 % dans l'air). Il en reste donc les trois quarts : c'est l'appauvrissement, pas l'épuisement. Sans assez d'O₂, plus de combustion possible. C'est exactement le principe d'extinction par étouffement (couverture anti-feu).
Étudier expérimentalement la combustion de la paraffine (CₙH₂ₙ₊₂ pour cire de bougie) : montrer la consommation de O₂, la production de CO₂ et H₂O, puis calculer l'énergie thermique libérée.
Combien de temps la bougie reste-t-elle allumée dans le bocal 1 L ? Temps attendu ?
Attendu : 20-40 s selon la taille du bocal et de la flamme.
La flamme s'éteint quand la concentration en O₂ tombe sous 15 % (vs 21 % dans l'air normal). En dessous, la combustion n'est plus auto-entretenue.
Pourquoi la bougie s'éteint-elle, et pas par manque de combustible (il reste de la paraffine) ?
Manque de dioxygène. La paraffine ne brûle pas seule, il faut un comburant. Sous 15 % d'O₂, la combustion n'est plus possible.
Ce principe est utilisé pour éteindre les incendies : couverture anti-feu, extincteur CO₂ (chasse l'O₂), agent inertant (azote, argon).
Que voit-on après extinction et agitation ? Équation de la réaction.
L'eau de chaux devient trouble (blanche laiteuse). C'est la preuve que du CO₂ a été produit.
Équation : Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O.
Le carbonate de calcium est insoluble → précipité blanc en suspension.
Tableau de mesures attendu (binôme).
| Grandeur | Valeur typique |
|---|---|
| m₁ (g) bougie avant | 12,00 |
| m₂ (g) bougie après 3 min | 11,85 |
| Δm consommée (g) | 0,15 |
| T_init eau (°C) | 17,0 |
| T_fin eau (°C) | 20,0 |
| ΔT (°C) | 3,0 |
Calculer l'énergie absorbée par l'eau (c = 4 185 J/(kg·K), m = 0,100 kg).
Q_eau = m × c × ΔT = 0,100 × 4 185 × 3,0 ≈ 1 255 J ≈ 1,3 kJ.
Calculer l'énergie théoriquement libérée par 0,15 g de paraffine (PCI = 41 MJ/kg).
E_théorique = 0,15 × 10⁻³ × 41 × 10⁶ ≈ 6 150 J ≈ 6,2 kJ.
Puissance moyenne : 6 150 / 180 s ≈ 34 W — cohérent avec une bougie chauffe-plat.
≈ 5× plus que ce que l'eau a reçu (1,3 kJ). Énorme différence.
Rendement de la chauffe : Q_eau / E_théorique. Où passe l'énergie « perdue » ?
η = 1 255 / 6 150 ≈ 20 %.
80 % perdus : (1) chaleur dispersée dans l'air ambiant, (2) chaleur dans le bécher lui-même, (3) chaleur des gaz d'échappement (CO₂ + H₂O vapeur), (4) rayonnement infrarouge.
Conforme aux rendements typiques d'une flamme à air libre. Une chaudière moderne (échangeur fermé) atteint 90 % de rendement.
TP — Combustion d'une bougie — [Nom, Prénom, classe, date]
Objectif : étudier la combustion paraffine, montrer rôle O₂, production CO₂, énergie.
Matériel : bougies, bocal 1 L, eau de chaux, bécher d'eau, thermomètre.
Partie A : bougie s'éteint en ≈ 30 s sous bocal. Manque d'O₂ démontré.
Partie B : eau de chaux devient trouble → CO₂ produit confirmé (réaction Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃).
Partie C : 0,15 g paraffine en 3 min, ΔT eau (100 mL) = 3,0 °C, Q_eau ≈ 1,3 kJ. Énergie théorique ≈ 6,2 kJ. Rendement ≈ 20 %.
Conclusion : Combustion complète paraffine + O₂ → CO₂ + H₂O + énergie. Rendement faible à air libre. Une chaudière moderne ferme l'échange → 90 % de rendement.
Pour la paraffine moyenne C₂₅H₅₂ :
C₂₅H₅₂ + 38 O₂ → 25 CO₂ + 26 H₂O
Vérification : 25 C de chaque côté ✓. 52 H = 26 × 2 ✓. 76 O = 25 × 2 + 26 = 76 ✓.
Pour 1 mol paraffine, il faut 38 mol O₂. Soit 38 × 24 = 912 L de dioxygène à 20 °C, c'est-à-dire ≈ 4 300 L d'air (l'air ne contient que 21 % d'O₂). Énormément.
D'où le « manque d'air » qui éteint si on confine.
📚 TP de fin de chapitre Ch03.