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Pouvoir calorifique Inférieur [50933]

Marjorie 4 messages postés Posté le : 06/11/2007, 16:42 (Lu 15661 fois) Commentaire :  Calcul de thermodynamique Pourriez vous m’aider à comprendre l’équation déterminant le pouvoir calorifique d’un combustible ? Déjà, au niveau des définitions (issues de la Normes NF ISO 1928 « détermination du pouvoir calorifique… » ) j'ai un problème de compréhension: Le pouvoir calorifique (PC) supérieur à volume constant correspond à l’énergie d’un combustible brûlé dans l’oxygène dans une bombe calorimétrique, mais je ne comprends pas concrètement à quoi correspondent le pouvoir calorifique inférieur à pression constante et celui à volume constant. Le calorimètre nous donne le résultat du PCsupérieur directement auquel des corrections sont apportées pour obtenir le pouvoir calorifique inférieur à pression constante et à volume constant : PCI(P=Cte) = (PCS(V=Cte)-212H-0,8[O+N])*(1-0,01M)-24,4M PCI(V=Cte) = (PCS(V=Cte)-206H)*(1-0,01M)-23M Où H, O et N sont les teneur en hydrogène, oxygène et azote PCS(V=Cte) : Pouvoir calorifique supérieur à volume constant PCI(V=Cte) : Pouvoir calorifique inférieur à volume constant PCI(P=Cte) : Pouvoir calorifique inférieur à pression constante M : Teneur en humidité Quelqu’un pourrait-il m’expliquer la différence entre ces 2 formules ainsi que leur provenance ? Merci d'avance

Re: Pouvoir calorifique Inférieur [50935]

maurice Modérateur 1758 messages postés Posté le : 06/11/2007, 17:35 (Lu 15657 fois) Si tu effectues une combustion dans un récipient dont le volume ne change pas, tu n'obtiens pas le même dégagement de chaleur que si tu effectues la même combustion dans un récipient dont le volume peut changer (espèece de seringue par exemple, ou à l'air libre). Car dans ce dernier cas, une partie de l'énergie dégagée par la combustion sert à "repousser l'atmosphère" ou à repousser le piston de la seringue. Professeur de chimie de niveau préuniversitaire

Re: Pouvoir calorifique Inférieur [50943]

darrigan Modérateur 2872 messages postés Posté le : 06/11/2007, 21:13 (Lu 15643 fois) Salut Marjo Déjà, un premier article de Wikipédia qui donne la différence entre PCS et PCI : http://fr.wikipedia.org/wiki/Pouvoir_calorifique La différence entre le PCI et le PCS est la chaleur latente de vaporisation de l?eau multipliée par la quantité de vapeur produite (m), qui vaut à peu-près 2250 kJ/kg (cette valeur dépend de la pression et de la température) : Ensuite, volume ou pression constante : Imaginons une bombe calorimétrique dans laquelle on fait une réaction de combustion. Dans une bombe calorimétrique dont le volume est constant, la pression ne l'est pas car une variation de température provoque une variation de pression, c'est la fameuse formule PV=nRT, qui est valable dans l'approximation du gaz parfait. Les réactifs étant supposés introduits en proportions stoechiométriques, ils vont se transformer totalement en produit et cela libère une certaine quantité de d'énergie sous forme de chaleur. Si la bombe calorimétrique est parfaitement adiabatique, étanche et indéformable, on atteint une certaine température et une certaine pression dans la bombe. La quantité de chaleur est dite "à volume constant" et on peut calculer le PCI à V constant. Comme on suppose que la température est élevée, l'eau qui a été produite lors de la réaction reste sous forme de vapeur, on parle bien alors de PCI et non de PCS. Maintenant, si tu refais la même expérience exactement, sauf que la bombe calorimétrique est déformable (piston qui peu coulisser), alors l'expérience est dite "à pression constante" (et le volume, lui, a varié). La quantité d'énergie dégagée est différente de l'expérience d'avant car une partie de l'énergie a été transformée en travail du piston. Il n'empêche que la température reste si élevée que l'eau est sous forme de vapeur, elle n'est pas condensée en liquide. On parle alors de PCI à pression constante. Avant de continuer, peux-tu préciser de quoi H, N, O sont les teneurs ? De ton combustible ? Si oui, c'est à dire que ton combustible de formule moyenne , et donc une masse molaire moyenne et donc tes "teneurs" (massiques ?) correspondraient à : ---------- Edité le 07/11/2007 à 13:26 par darrigan

Re: Pouvoir calorifique Inférieur [50951]

Marjorie 4 messages postés Posté le : 07/11/2007, 13:19 (Lu 15611 fois) Merci à tous les deux pour m’avoir apporté quelques éléments de réponses. Suite à ton intervention, Clovis, je me pose alors une nouvelle question : Je considère (mais c’est peut être ça le problème !) que ma bombe calorimétrique est parfaitement adiabatique, étanche et indéformable, donc je ne vois pas pourquoi le résultat obtenu n’est pas directement le PCI ?! Pour moi, la température est telle que toute l’eau formée est sous forme de vapeur et non liquide ! Pourquoi l’eau produite lors de la combustion est sous forme liquide ? Et pour répondre à ta question Clovis : Oui, H, N et O sont bien les teneurs en Hydrogène, Azote et Oxygène du combustible ---------- Edité le 07/11/2007 à 13:22 par Marjorie

Re: Pouvoir calorifique Inférieur

darrigan Modérateur 2872 messages postés Posté le : 07/11/2007, 13:40 (Lu 15604 fois) Si justement avec ce système c'est le PCI qui est mesuré et l'eau est sous forme de vapeur. Je n'ai jamais écrit qu'elle revenait à l'état liquide. Nous sommes donc d'accord. Concernant l'équation d'une combustion complète, es-tu d'accord avec les produits de combustion suivants ? Il faut équilibre les "?" en respectant la convention que le coefficient stoechiométrique du combustible est 1 : Si oui alors on peut continuer et essayer de calculer l'énergie dégagée à P constante (enthalpie), ou à V constante, et pour les deux cas : eau(g) pour le PCI, ou eau(l) pour le PCS... ---------- Edité le 07/11/2007 à 13:42 par darrigan

Re: Pouvoir calorifique Inférieur [51227]

Marjorie 4 messages postés Posté le : 12/11/2007, 12:00 (Lu 15555 fois) Avant d’aller plus loin dans les calculs, le résultat obtenu directement par un calorimètre est un PCS (le manuel d’utilisation de l’appareil me le confirme) voilà pourquoi, je me demande pourquoi l’eau produite est sous forme liquide dans une bombe calorimétrique sachant que si on considère qu’elle est parfaitement adiabatique, étanche et indéformable ce devrait être un PCI !? Marjorie, toujours dans le brouillard...

Re: Pouvoir calorifique Inférieur [51228]

darrigan Modérateur 2872 messages postés Posté le : 12/11/2007, 12:20 (Lu 15552 fois) Curieux... Ça me semble incohérent avec ce qui "devrait se passer" dans le calorimètre. Au fait, une précision : est-ce que M est la teneur en humidité de l'échantillon ? ou bien la teneur en humidité dans le calorimètre après la combustion ? Car cela changerait les calculs, il faudrait en effet prendre en compte la chaleur absorbée par l'eau contenue dans l'échantillon pour la transformer en vapeur. C'est la présence du facteur (1-0,01M) qui me donne le doute...

Re: Pouvoir calorifique Inférieur [51233]

Marjorie 4 messages postés Posté le : 12/11/2007, 14:10 (Lu 15543 fois) C’est l’une des raisons pour lesquelles j’ai proposé ce post sur ce forum. Je ne comprends pas pourquoi on mesure le PCS. Quant à “M“ c’est bien la teneur en humidité du combustible.

Re: Pouvoir calorifique Inférieur [51383]

darrigan Modérateur 2872 messages postés Posté le : 15/11/2007, 14:51 (Lu 15496 fois) Marjo ! Je crois que j'ai trouvé ! En fait la bombe calorimétrique est bien indéformable et étanche, mais elle n'est pas adiabatique ! Au contraire, elle est diabatique, car elle est est plongée dans un calorimétre qui est adiabatique, lui ! Le problème venait donc du système expérimental qui est utilisé et dont je ne me rappelais plus : Voir : http://fr.wikipedia.org/wiki/Bombe_calorim%C3%A9trique Du coup cela règle ton problème : la combustion se déroule. Tant que la température est sufisemment élevée, l'eau provenant de l'humidité M de l'échantillon ou étant produit par la combustion, reste sous forme de vapeur. La chaleur est dissipée à l'intérieur du calorimètre adiabatique et de la mesure de la température (et de l'équivalent en eau du calorimètre) on en déduit l'énergie dégagée, et donc le PCI à volume constant. Mais lorsque la température redescent petit à petit, la vapeur d'eau passe à l'état liquide en libérant sa chaleur latente de vaporisation. Une fois la chaleur dissipée dans le calorimètre et l'équilibre atteint, on peut alors en déduire le PCS, toujours à volume constant ! Tu mesures donc bien un PCS à V constant en utilisant ce système !

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