Aurélie 29/01/08
 

 

chimie : combustion complète du dodécane, énergie, puissance bts Mava 07

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On étudie la combustion complète du dodécane C12H26.

Données : volume molaire des gaz : Vm=25 L/mol ; masse molaire de l'air Mair=29 g/mol ; MC=12 ; MH=1g/mol.

On brûle 1 g de dodécane.

Ecrire l'équation de combustion du dodécane.

C12H26 + 18,5 O2 = 12 CO2 + 13H2O.

Calculer la quantité (mole) de dodécane brulé.

Mdodécane = 12*12+26 = 170 g/mol

Quantité de matière (mol) = masse (g) / masse molaire (g/mol)

ndodécane = m/Mdodécane =1/170 =5,88 10-3 mol.

Calculer la quantité (mole) de dioxygène.

D'après les nombres stoechiométriques de l'équation de combustion nO2 = 25 ndodécane.

nO2 = 18,5/170 =0,109 mol.

Calculer la quantité (mole) d'air.

L'air contient 20 % de dioxygène en mole: nair = 5* nO2 =5*18,5/170 = 0,544 mol.


 Calculer la masse d'air (en g).

masse(g) = quantité de matière (mol) * masse molaire de l'air (g/mol)

mair = 0,544*29 =15,8 g.

Moteur à 4 temps.

Un moteur à 4 temps de 1390 cm3 tourne à 4000 tr/min. Dans les conditions de fonctionnement, il faut 15,8 g d'air ( le comburant) pour assurer la combustion de 1 g de carburant. Le comburant arrive dans la chambre de combustion à la pression atmosphérique.

Dans ces conditions, le moteur effectue 66,7 tours en une seconde et sa période de rotation ( durée pour effectuer un tour) est égale à T= 15 ms. Le volume d'air, absorbé en un tour, sachant qu'il faut 2 tours pour une admission de toute la cylindrée, est égal à Vair = 0,695 L. ( on néglige le volume occupé par le carburant ).


 

Calculer le nombre de moles d'air consommé en un tour.

quantité de matière (mol) = volume ( L) / volume molaire (L/mol)

n = Vair /Vm =0,695 / 25 =2,78 10-2 mol.

La masse d'air consommé est donc égale à 0,806 g pour un tour.





Déterminer la masse de carburant ( en g puis en kg) utilisé pour un tour.

nO2 = nair / 5 = 2,78 10-2 / 5 =5,56 10-3 mol.

D'après les nombres stoechiométriques de l'équation de combustion :

ndodécane = nO2 / 18,5 = =5,56 10-3 /18,5 =3,00 10-4 mol.

masse dodécane(g)= quantité de matière (mol) * masse molaire (g/mol)

m = 3,00 10-4 *170 = 5,11 10-2 g = 5,11 10-5 kg.

Sachant que la combustion de 1 kg de carburant fournit une énergie thermique de 40 000 kJ,

calculer l'énergie produite à chaque tour.

5,11 10-5*40 000 =2,04 kJ.

70% de l'énergie de combustion est perdue en chaleur.

Calculer l'énergie mécanique fournie pour un tour.

2,04 *0,30 = 0,613 kJ.

En déduire la puissance mécanique de ce moteur.

puissance (kW) = énergie (kJ) / durée (seconde) avec durée = T = 0,015 s.

P= 0,613 / 0,015 = 40,9 kW.

 

 







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