Thermochimie appliquée à la combustion d'un ergol

[HSbF6]

Bonjour,

Un calcul me turlupine mais j'avoue que mes cours de thermo commencent à daté. Imaginons un mélange d'ergol Saccharose/KNO3 avec 1 mol de chacun ( donc une masse totale de 342 + 101 = 443 g d'ergol). La combustion suit la réaction 48 KNO3 + 5 C12H22O11 -> 55 H2O + 36 CO2 + 24 K2CO3 + 24 N2.

Je souhaiterai ainsi déterminé l'énergie maximale transmissible à la fusée en terme de poussée, c'est à dire l'énergie potentielle chimique moins les pertes thermiques liées au caractère exothermique de la réaction (en gros E_poussée = E_chimique - E_thermo).

La prise en compte ultérieurs des frottements de l'air donneraient l'altitude finale atteignable (l'objectif finale).

Ainsi le calcul de l'enthalpie standard de réaction donne ΔrH° = 22 634 kJ/mol. Déjà je suis pas sur de mes valeurs utilisées pour Δf° et je n'ai pas pris en compte les enthalpie de vaporisation de certains produits (l'eau notamment).

Par la suite, j'ai vu que l'enthalpie de réaction à une certaine température était ΔH(Tf) = ΔrH° - intégral de Ti à Tf de (Cp.dT), pour prendre en compte les pertes thermiques. Donc je suppose qu'il faut calculer la température de flamme Tf de la combustion ? Mais je trouve n'importe quoi (genre 250 000 K mdr).

Sinon une étude du premier et second principe serait peut-être plus judicieuse mais je suis un peu perdu.

Merci pour votre aide !
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[gts2]

Bonjour,

Réponse uniquement de thermochimie théorique, la manipulation de ce genre de produit est dangereuse et encadrée donc se renseigner.

Déjà le mélange devrait être stoechiométrique et pas équimolaire.
L'enthalpie de réaction est raisonnable, pour ce qui est de la vaporisation de l'eau il suffit de prendre l'enthalpie de formation de l'eau (gaz)
Je trouve une température de flamme de 5500 K (avec votre formule)

Ensuite pour ce qui est de la réalité, le calcul sur une feuille de papier me parait difficile : j'ai trouvé un site faisant des calculs avec un logiciel (donc incorporant a priori un certain nombre de paramètres supplémentaires) et qui à la fin se retrouvait avec 20% d'erreur entre calcul et réalité.

Le premier principe, vous l'avez déjà utilisé. Le second sera utilisé dans la tuyère.
Ce qui vous manque dans l'état actuel, c'est la pression dans la chambre de combustion, et la loi des gaz parfaits suffit (en première approche...)

[gts2]

Un lien vers un logiciel : burnsim

[moco]

Cela ne sert à rien de mélanger 1 mole de saccharose et une mole de KNO3. Il faut 10 fois plus de KNO3. Avec le mélange 1+1, on produira à peine du caramel ou du sucre brûlé. La fusée de décollera pas.

[A voir en vidéo sur Futura]

[HSbF6]

Oui j'ai dit 1 mol de chacun rapidement, évidemment que je parlais d'equimolaire avec le rapport 48/5. Ce qui m'intéressais cest le calcul derrière

[Cotti]

Bonjour,

Je comprends que vous cherchiez à explorer la thermochimie appliquée à la combustion d’un ergol. Voici quelques éléments à prendre en compte :

Stœchiométrie : Vous avez raison, le mélange doit être stœchiométrique pour une combustion optimale. Assurez-vous d’avoir les proportions adéquates entre les réactifs.
Enthalpie de réaction : L’enthalpie standard de réaction (ΔrH°) que vous avez calculée (22 634 kJ/mol) est un bon point de départ. Pour la vaporisation de l’eau, vous pouvez utiliser l’enthalpie de formation de l’eau (gaz).
Température de flamme : Vous avez mentionné une température de flamme de 5500 K. Cela semble raisonnable avec votre formule. La température de flamme est importante pour estimer l’énergie libérée lors de la combustion.
Calculs réalistes : Effectivement, les calculs manuels peuvent être complexes. Des logiciels spécialisés, comme BurnSim, sont plus précis car ils prennent en compte plusieurs paramètres supplémentaires. Ils peuvent cependant présenter des écarts par rapport à la réalité.
Loi des gaz parfaits : Pour la tuyère, la pression dans la chambre de combustion est essentielle. La loi des gaz parfaits peut être utilisée en première approche pour estimer les propriétés du gaz dans la tuyère.
N’oubliez pas de vous référer à des sources fiables et de prendre toutes les précautions nécessaires lors de la manipulation d’ergols. Bonne continuation dans vos recherches 234

Je vous ai fourni des informations basées sur la thermochimie et les principes fondamentaux. Si vous avez besoin d’aide supplémentaire ou si vous souhaitez explorer davantage ce sujet, n’hésitez pas à me le faire savoir !