Energie libérée par une combustion

unités d’énergie de combustion

Joule par gramme

Jour par volume de gaz

Joule par mole

Données numériques

combustible	énergie de combustion par gramme de gaz	énergie de combustion par litre de gaz
Méthane CH4	56 kJ/g	37 kJ/L de gaz
Butane C4H10	50 kJ/g	120 kJ/L de gaz
octane (essence) C8H18	48 kJ/g	228 kJ/L de gaz
Dihydrogène H2	143 kJ/g	11 kJ/L de gaz
Glucose C6H12O6	16 kJ/g	- - -

comparaison

Pour chauffer 1 L d’eau de 1°C il faut 4180 J. ( Approximation : On peut assimiler la matière vivante à de l’eau)

Pour chauffer 1 L d’air de 1°C, il faut 1,2 J.

Pour soulever 1 kg à 1 m du sol, il faut 9,8 J.

Questions

1. Quelle masse de butane faut-il brûler pour faire bouillir l’eau d’une bouteille d’eau minérale (1,5 L) initialement à 20°C.

2. A quelle température peut-on porter l’air de la salle de classe avec une bouteille de butane (13 kg de gaz) ?

3. Quelle masse de glucose faut-il consommer pour que l’énergie libérable lors de sa combustion permette de monter à pied en haut de la tour Eiffel (300 m)  en portant un sac de 20 kg sur son dos ?

4. A quelle quantité de glucose correspond la ration alimentaire journalière (10 000 kJ) ?

5. L’énergie de combustion correspond au bilan des énergies de liaisons chimiques qui sont rompues et formées pendant la réaction ? (vrai /faux)

Corrigé

1. Chaque fois que l’on veut élever 1 L d’eau de 1°C, il en coûte 4180 J, donc pour 1,5 L, il faut fournir 6270 J.

Pour faire bouillir de l’eau initialement à 20°C, il faut élever sa température de 80°C. L’énergie est donc

80x6270 = 501 kJ.

2. Chaque gramme de gaz brûlé peut apporter 50 kJ, donc 13 kg peuvent apporter 650 000 kJ.

Les dimension de la salle de classe sont approximativement 2,5 x 10 x 10 soit 250 m³ ou 250 000 L. Pour élever un tel volume d’air de 1°C, il faut 250 000 x 1,2 = 300 000 J soit 300 kJ. Les 13 kg apport 650 000 kJ soit 2167 fois cette quantité. Théoriquement, il y a donc assez d’énergie pour chauffer l’air de la salle de 2167 °C.

Bien sûr, lors du chauffage de la pièce, il faut aussi chauffer le mobilier , les murs …

3. Pour une personne de 60 kg, chargée du sac, cela représente 80 kg. Pour soulever une telle masse à 300 m du sol, il faut donc 9,8 x 80 x 300 = 235 200 J, soit 235,2 kJ. Chaque gramme de glucose brûlé en fournit 16, il en faut donc 14 j.

4. On a 10 000 kJ en brûlant 10 000 / 16 = 625 g de glucose.

5. Vrai ; l’énergie de toute réaction est un bilan de liaison chimique formé et rompu pendant la réaction.

Cela signifie que si vous mangez cette masse de sucrerie, il ne faut rien manger d’autre de la journée.