Chapitre 3 – Combustion | 1ère Bac Pro ICCER (Grpt 1) | Physique – Chimie | ⏱ 40 min
Dernière mise à jour : 7 mai 2026, format manuel scolaire
💡 Notions centrales : leçon §3 (combustion incomplète) et §7 (sécurité). Combustion incomplète si manque d'air : \(2\,\text{CH}_4 + 3\,\text{O}_2 \rightarrow 2\,\text{CO} + 4\,\text{H}_2\text{O}\). Le CO est toxique, mortel à forte dose.
Marc, technicien chauffagiste chez « ProChauffe » à Strasbourg, est appelé en urgence chez M. Lambert : son détecteur de monoxyde de carbone a sonné dans la nuit. Sa chaudière gaz murale (12 ans d'âge) n'a pas eu d'entretien depuis 2 ans. Marc débarque avec son analyseur de fumées Testo 320 et inspecte le brûleur. Il doit poser un diagnostic chiffré et remettre l'installation en sécurité.
Le CO est un gaz incolore, inodore et mortel. Il se fixe à l'hémoglobine du sang en lieu et place de l'oxygène. Effets :
En France, environ 3 000 personnes sont intoxiquées au CO chaque année (chaudière mal entretenue, conduit obstrué).
| Grandeur mesurée | Valeur observée | Norme attendue | État |
|---|---|---|---|
| Température des fumées | 220 °C | 120 à 180 °C (condensation) | ⚠ Trop chaud |
| Teneur en O₂ des fumées | 7,5 % | 3 à 5 % (gaz) | ⚠ Excès d'air |
| Teneur en CO₂ des fumées | 8,2 % | 10 à 12 % | ⚠ Trop faible |
| Teneur en CO des fumées | 480 ppm | < 100 ppm | 🔴 ALARME |
| Tirage cheminée | −12 Pa | −5 à −10 Pa | ⚠ Tirage fort |
Note : ppm = partie par million. 100 ppm = 0,01 % en volume.
D'après le Doc 1, identifier les 4 valeurs anormales mesurées par l'analyseur de fumées et préciser l'origine probable de chaque anomalie.
Les 4 anomalies pointent vers un même diagnostic : déréglage du brûleur + encrassement.
Équilibrer l'équation de la combustion incomplète du méthane qui produit du CO (et non du CO₂) :
… CH₄ + … O₂ → … CO + … H₂O
Vérifier la conservation des atomes.
Étape 1 — équilibrer C : 1 CH₄ → 1 CO.
Étape 2 — équilibrer H : 4 H → 2 H₂O.
Étape 3 — équilibrer O : à droite : 1 (CO) + 2 × 1 (2 H₂O) = 3 O. Donc à gauche : 3/2 O₂.
Pour avoir des coefficients entiers, on multiplie par 2 :
2 CH₄ + 3 O₂ → 2 CO + 4 H₂O
Vérification : C : 2 = 2 ✓ ; H : 8 = 8 ✓ ; O : 6 = 2 + 4 = 6 ✓
À comparer à la combustion complète : CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O (qui demande plus d'oxygène).
Marc note que les fumées contiennent à la fois du CO₂ (8,2 %) et du CO (480 ppm). Que peut-on en déduire sur ce qui se passe dans la chambre de combustion ?
Combien de méthane brûle « complètement » et combien brûle « incomplètement » dans la chaudière ?
La chaudière fonctionne en combustion mixte : la majorité du méthane brûle complètement (→ CO₂), mais une petite fraction brûle incomplètement (→ CO).
Ratio CO / (CO + CO₂) : 480 ppm / (480 + 82 000) ppm ≈ 0,58 %.
Donc environ 0,6 % du méthane brûle en CO au lieu de CO₂. Faible en pourcentage mais très dangereux car le CO est mortel à 480 ppm s'il fuit dans le logement.
Une combustion incomplète libère moins d'énergie qu'une combustion complète, car le CO contient encore de l'énergie chimique (qui aurait pu être libérée en finissant la combustion en CO₂).
Sachant que la combustion complète libère 890 kJ/mol, et la combustion en CO seulement 605 kJ/mol, calculer la perte d'énergie par mole de méthane qui brûle en CO au lieu de CO₂.
Énergie perdue par mole : 890 − 605 = 285 kJ/mol, soit 32 % de l'énergie potentielle.
À l'échelle de la chaudière : 0,6 % du méthane brûle en CO. La perte de rendement liée au CO est donc 0,6 % × 32 % ≈ 0,2 % de pertes énergétiques directes.
Mais les pertes totales sont plus grandes : excès d'air → fumées chaudes → énergie envolée par la cheminée. Au total, le rendement chute typiquement de 95 % à 80-85 % dans ce type de chaudière déréglée.
Si la chaudière de M. Lambert consomme normalement 1 500 m³ de gaz/an, calculer la perte financière annuelle si le rendement chute de 95 % à 82 %.
Repère : tarif gaz 0,11 €/kWh, PCI gaz 10 kWh/m³.
Énergie utile actuelle = 1 500 × 10 × 0,82 = 12 300 kWh.
Pour obtenir cette même énergie utile à rendement nominal 95 % : V = 12 300 / (10 × 0,95) ≈ 1 295 m³/an.
Surconsommation due au déréglage : 1 500 − 1 295 = 205 m³/an de gaz gaspillés.
Coût gaspillé : 205 × 10 × 0,11 ≈ 225 €/an.
Sur 2 ans (durée du défaut), Mme Lambert a perdu ≈ 450 € — c'est plus cher qu'un entretien annuel obligatoire (~ 150 €).
D'après le diagnostic des Q1 et Q2, citer 3 actions correctives que Marc doit effectuer sur la chaudière pour rétablir une combustion complète et sûre.
Marc termine par une mesure de contrôle après réglage : si le CO retombe sous 100 ppm et l'O₂ est entre 3 et 5 %, la chaudière est conforme.
L'entretien annuel d'une chaudière gaz est obligatoire en France (décret n° 2009-649). Coût ≈ 150 €/an. Justifier en quoi cet entretien est rentable, à la lumière des résultats des questions précédentes.
Trois bénéfices d'un entretien annuel régulier :
Conclusion : l'entretien obligatoire n'est pas qu'une contrainte administrative, c'est très rentable financièrement et indispensable pour la sécurité.
Rédiger en 5 lignes le compte-rendu d'intervention que Marc remet à M. Lambert :
ProChauffe — Intervention urgence chaudière chez M. Lambert (Strasbourg) — 7 mai 2026
• Diagnostic : combustion incomplète détectée, taux de CO dans les fumées 480 ppm (norme < 100 ppm). Excès d'air (O₂ 7,5 %, CO₂ 8,2 %), fumées trop chaudes (220 °C), tirage cheminée fort (−12 Pa). Origine : déréglage du brûleur + encrassement (pas d'entretien depuis 2 ans).
• Actions effectuées : nettoyage brûleur et échangeur, réglage volet d'air, contrôle joint d'étanchéité, pose modérateur de tirage. Mesure après réglage : CO 35 ppm ✓, O₂ 4,2 % ✓, CO₂ 10,8 % ✓, T fumées 165 °C ✓.
• Récidive évitée : surconsommation gaz résorbée (≈ 225 €/an récupérés), risque CO neutralisé.
• Recommandations : entretien annuel obligatoire (à programmer chaque automne, ≈ 150 €). Conserver le détecteur CO en fonctionnement (pile à changer chaque année).
• Garantie : intervention couverte par notre garantie 6 mois. Prochaine visite préventive : septembre 2026.
Une combustion très incomplète peut produire en plus du CO de la suie (carbone solide C) et du noir de carbone. Équilibrer l'équation \(\text{CH}_4 + \text{O}_2 \rightarrow \text{C} + 2\,\text{H}_2\text{O}\) (extrême manque d'air, formation de suie pure) et expliquer pourquoi cela noircit l'intérieur des cheminées et de la chaudière.
Équilibrage : à droite, 2 H₂O contiennent 2 O. À gauche, il faut 1 O₂.
CH₄ + O₂ → C + 2 H₂O
Vérification : C : 1 = 1 ✓ ; H : 4 = 4 ✓ ; O : 2 = 2 ✓
Le carbone produit (C) est sous forme de fines particules de suie noire qui se déposent sur l'échangeur, dans le conduit, et finissent par sortir par la cheminée. Effets :
Une chaudière qui produit de la suie est en panne grave — arrêt immédiat et appel au technicien.
📚 Cette activité s'appuie sur §2 (Combustion complète), §3 (Combustion incomplète) et §7 (Erreurs fréquentes / sécurité) de la leçon Ch03.