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Activité 4 – Détecter une combustion incomplète d'un poêle à bois DIAGNOSTIC

Chapitre 3 – Combustion | 1ère Bac Pro ERA-MA (Grpt 3) | Physique – Chimie | ⏱ 35 min

Dernière mise à jour : 7 mai 2026, format manuel scolaire

Objectifs :

💡 Notions centrales : leçon §3 (combustion incomplète). Manque d'O₂ → CO toxique + suie + perte d'énergie.

Situation – diagnostic du poêle de Théo qui fume

Théo, ébéniste, constate que son poêle à bois (cf activité 2) fume noir depuis quelques semaines, et la suie noircit la paroi vitrée. L'atelier sent légèrement la fumée. Il appelle son ramoneur Marc qui mesure les fumées : O₂ = 12 % (devrait être 8-10 %), CO = 1 200 ppm (devrait être < 100 ppm). Diagnostic et solutions ?

Document 1 — Mesures de l'analyseur Testo

GrandeurMesureNorme boisÉtat
O₂ fumées12 %8-10 %⚠ Excès air froid
CO fumées1 200 ppm< 100 ppm🔴 ALARME
T fumées180 °C200-280 °C⚠ Trop froid
Suie sur vitreImportanteLimpide🔴 Visible
Problématique : Quelle est la cause de la combustion incomplète, et que doit faire Marc pour rétablir un fonctionnement sûr et performant ?

Question 1 APP

Identifier sur le Doc 1 les 3 anomalies et leur signification.

  • O₂ trop élevé (12 %) : trop d'air froid entre dans le poêle, refroidit la combustion.
  • CO élevé (1 200 ppm) : combustion incomplète → carbone n'a pas le temps de finir en CO₂.
  • T fumées basse (180 °C) : combustion molle, pas assez chaude. Tirage cheminée faible.
  • Suie sur vitre : imbrûlés (carbone) déposés.

Toutes les mesures pointent vers : combustion mal réglée, tirage faible, bois mouillé probable.

Question 2 REA

Équilibrer la combustion incomplète du carbone (formation de CO) : … C + … O₂ → … CO.

1 C → 1 CO. O à droite : 1 ; à gauche : 1/2 O₂. Multiplier par 2 :

2 C + O₂ → 2 CO

(Comparer à la combustion complète : C + O₂ → CO₂ qui consomme 2 fois plus d'O₂.)

Question 3 ANA

1 200 ppm de CO dans les fumées : danger pour Théo qui travaille toute la journée à proximité ? Sachant que 100 ppm de CO inhalés causent un mal de tête en quelques heures, et 800 ppm une perte de conscience en 45 min.

1 200 ppm dans les fumées au cœur du poêle. Diluées dans l'atelier (volume 1 000 m³), la concentration est typiquement divisée par 1 000 → ≈ 1 ppm dans l'air ambiant. Pas de risque immédiat.

MAIS : si tirage cheminée défaillant ou fuite, les fumées s'échappent dans l'atelier. La concentration peut alors monter à 50-100 ppm en 30 min → mal de tête, fatigue, somnolence.

Théo doit installer un détecteur CO (obligatoire désormais en habitation). Coût 30 €, sauve des vies.

Question 4 REA

Calculer la perte de rendement liée à la combustion incomplète. Combustion complète libère 393 kJ/mol C. Combustion incomplète (CO) libère 110 kJ/mol C.

Énergie perdue par mole de C qui finit en CO au lieu de CO₂ : 393 − 110 = 283 kJ/mol, soit 72 % de l'énergie chimique non récupérée.

Si 5 % du carbone du bois brûle en CO (estimation à partir des 1 200 ppm), perte de rendement ≈ 5 % × 72 % = 3,6 %.

Sur les 9 000 kWh utiles annuels (cf activité 2), perte ≈ 320 kWh/an, soit ≈ 30 € en valeur. Pas énorme mais cumulé avec mauvais tirage = perte 5-10 %.

Question 5 ANA

Quelles sont les 3 causes principales d'une combustion incomplète d'un poêle à bois ?

  1. Bois trop humide (taux d'humidité > 20 %) : l'eau absorbe la chaleur, refroidit la combustion → CO et fumée. Idéal : bois séché 2 ans, taux ≤ 18 %.
  2. Tirage insuffisant (cheminée encrassée, bouchée par bistre, corneille) : pas assez d'O₂ entre dans le poêle.
  3. Réglage volet d'air mal positionné : trop fermé → manque d'air ; trop ouvert → air froid qui refroidit la combustion sans contribuer.
  4. (autres) Bûches trop grosses qui brûlent en surface seulement, dépôt de suie sur les parois (isole), combustible inadapté (résineux verts).

Question 6 VAL

Quelles actions correctives Marc peut-il appliquer à Théo ?

  1. Ramonage immédiat de la cheminée (probable bistre épais après 2 ans sans entretien). Obligatoire 2 fois/an pour bois.
  2. Vérifier humidité du bois avec un humidimètre. Si > 20 %, basculer sur un autre stock plus sec.
  3. Régler volet d'air pour atteindre O₂ ≈ 9 %.
  4. Nettoyer le poêle (paroi, vitre, joints).
  5. Installer détecteur CO pour sécuriser à long terme.

Coût total intervention : ≈ 200 € (ramonage + réglage + détecteur).

Question 7 ANA

Effets sur la santé d'une exposition chronique à du CO faible (10-30 ppm) en atelier mal ventilé ?

  • Fatigue chronique, maux de tête, troubles de la concentration (CO se fixe sur l'hémoglobine et bloque le transport O₂ vers le cerveau).
  • Sur le long terme : risque cardiovasculaire augmenté.
  • Effet renforcé si le travailleur fume (CO inhalé via cigarette s'ajoute).

Recommandation INRS : air ambiant < 10 ppm CO en milieu professionnel. Aérer 5 min/h dès que possible.

Question 8 COM

Rédiger en 5 lignes le compte-rendu de Marc pour Théo après diagnostic et correction.

Marc Ramonage — Diagnostic poêle bois Théo Lefèvre · 7 mai 2026
Symptômes : fumée noire, suie vitre, CO = 1 200 ppm (norme < 100), O₂ = 12 % (excès), T fumées 180 °C (faible).
Origine : conduit cheminée encrassé (bistre) + bois récupéré humide (28 %).
Actions effectuées : ramonage mécanique + chimique, réglage volet d'air, nettoyage vitre. Mesure post : CO 60 ppm ✓, O₂ 9,5 % ✓.
Recommandations : sécher 6 mois sous abri ventilé les chutes humides avant brûlage. Détecteur CO installé en hauteur (30 €). Ramonage 2 ×/an obligatoire (ass. habitation).
Bilan : rendement remonté de ~ 65 % à 75 %. Économie estimée 320 kWh/an. Sécurité : risque CO neutralisé.

Pour aller plus loin (bonus)

Un poêle à granulés évite presque toujours ces problèmes. Pourquoi ? Citer 3 raisons.

  1. Granulés à humidité contrôlée (≤ 8 %) — toujours secs.
  2. Apport d'air automatique : un ventilateur dose l'O₂ comburant au mieux. Pas de réglage manuel hasardeux.
  3. Combustion en chambre étanche : moins de risque de fuite CO dans la pièce. Évacuation forcée des fumées.

Inconvénient : nécessite électricité pour fonctionner (ne fonctionne pas en panne EDF).

À retenir

📚 Cette activité s'appuie sur §3 (Combustion incomplète) et §6 (Sécurité) de la leçon Ch03.