Physique et chimie de la chaudière à gaz à condensation - énergie chimique

[Mr Brightside]

Bonjour, je trouve très peu d'informations détaillées sur les chaudières à condensation sur internet et certaines questions en amènent-d'autres plus générales.

Je sais ce qu'est l'enthalpie de changement d'état en tant que définition et "écriture", mais pas trop "concrètement" (ou plutôt "visuellement").

Peut-on m'expliquer ce qu'il se passe au niveau microscopique, pour libérer de l'énergie, au cours de la liquéfaction dans le condenseur?

Je précise que j'ai déjà du mal à comprendre pour une réaction classique, vu qu'en général il faut au contraire apporter de l'énergie pour qu'elle ait lieu (énergie d'activation pour rompre les liaisons (exception faite pour l'énergie nucléaire, réactions en chaîne?))). D'où vient cette énergie, pourquoi on en gagne au lieu d'en donner quand on liquéfie?
[En plus selon le signe de l'enthalpie de réaction, il y a déjà la différence exothermique/endothermique - donc je suppose que dans un cas on libère de l'énergie thermique, et on en perd sous une autre forme (laquelle), et inversement, on en prend sous une autre forme (laquelle?).]

Et quel rapport, s'il y en a un, avec le second principe qui nous prouve qu'on ne peut pas faire avancer un bateau en prenant l'eau dans un cours et la solidifier? Pourquoi, là la liquéfaction permet au 'contraire' de tirer de l'énergie de l'eau qui passe de l'état gazeux à liquide? C'est très contre-intuitif de savoir qu'on ne peut pas solidifier et en tirer quelque chose, alors que quand on liquéfie on en tire de l'énergie ...

Où n'est-ce pas un abus de langage qui se cache derrière?

D'abord je me disais de faire une analogie avec une énergie récupérée lors d'un freinage (mécanique), mais ça n'a strictement rien à voir finalement, même pas conceptuellement et abstraitement je pense. Que dire des chocs de molécules sur les parois, entre-elles? En quoi la diminution du nombre de chocs/liquéfaction libère de l'énergie (je ne trouve pas de sens à ça)?

N'est-ce pas là derrière un simple transfert thermique à partir des parois du condenseur (et là effectivement c'est un freinage dont on récupère quelque chose)? (Et donc pas grand chose à voir avec la liquéfaction en elle-même, qui est une conséquence, sans ré-émission d'énergie.) Je me demande...


Sur la chimie maintenant : d'où vient l'acidité à la sortie du condenseur? De quelle réaction s'agit-il? Au hasard, on brûle un truc qui ressemble à du CH₄, ça nous sort du CO₂ et CO₂+H₂O = HCO3^- + H⁺ ?

Merci d'avance pour vos réponses.
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[LPFR]

Bonjour.
Il faut revenir à la base : les molécules « se plaisent » à être ensemble. La raison est que les nuages électroniques des molécules se « mélangent » (très partiellement), comme dans une liaison covalente, ce qui diminue un peu le niveau d’énergie des molécules. Cette diminution est précisément la chaleur d’évaporation ou de liquéfaction de la substance. Et les forces entre molécules sont les forces de Van der Waals.
Comme els molécules ont de l’agitation thermique. Quand celle-ci augmente, il arrive un moment où deux molécules voisines se séparent trop et les forces de Van der Waals, ne suffisent pas à les rattraper. La molécule part en vapeur. C’est la raison pour laquelle la chaleur d’évaporation diminue avec la température et tombe à zéro à la température d’ébullition.

Pour les chaudières à condensation, je n’ai pas cherché des détails. Mais il me semble que ce sont de chaudières où l’eau d’arrivée est chauffée avec les gaz de sortie de la chaudière. Mais comme cette explication est à la portée de tout le monde, ils ont trouvé un nom plus ronflant avec la condensation. Par contre je ne sais pas comment ils se débrouillent avec l’eau condensée. Elle part à l’égout ?

Pour l’acidité, vous devez avoir raison : ce doit être l’acide carbonique.
Au revoir.

[Garion]

La combustion du gaz produit du CO2 et de la vapeur d'eau, c'est cette vapeur d'eau qui est condensée pour récupérer son énergie. C'est ce qui les différencie des chaudière à gaz normales.

[Mr Brightside]

L'eau, acidifiée, est récupérée dans un réservoir plastique, en partie du moins (j'ai pu le voir).

J'ai toujours du mal à comprendre d'où peut venir une énergie récupérée lors de la liquéfaction, mais je vais essayer de me concentrer plus sur la première réponse (et la question). En tout cas si d'autres gens passent par là et savent l'expliquer/réexpliquer/illustrer de différentes manières, qu'ils n'hésitent pas
Car je déduis jusque là qu'il est plus facile d'évaporer une fois les forces de Van Der Waals faibles, mais c'est un peu circulaire dans mon esprit. Ça revient à dire qu'il est plus facile d'évaporer une fois qu'on a déjà commencé à le faire - mais pas comment on récupère de l'énergie par la liquéfaction.

Ou alors c'est bien que simplement, on dépense moins d'énergie pour évaporer. Et donc la chaudière à condensation fait juste une "économie". Pas une "extraction" supplémentaire d'énergie. Ce serait pour moi le raisonnement le plus cohérent.
En gros cela reviendrait à pouvoir ré-évaporer du fluide déjà vaporisé une ou plusieurs fois plus facilement.

Mais encore une fois, n'hésitez pas à corriger ou éclaircir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Mr Brightside]

Quoique en voyant certains schémas sur internet, je n'y vois en fait qu'un simple transfert de l'énergie thermique de la vapeur vers le circuit, et ainsi l'eau se condense. Et on continue à transférer jusqu'à que l'eau liquide soit "froide". En allant au plus simple, je pense qu'il ne peut pas vraiment en être autrement. Et donc ce serait bien juste l'énergie thermique qu'on récupère (à mon avis). C'est surtout wikipedia qui m'a embrouillé en évoquant direct la liquéfaction - sauf si vraiment je suis en train de passer à côté de la plaque ...
Sinon pour faire un parallèle, c'est une descente du niveau d'énergie des molécules qui "rayonne" de l'énergie thermique. C'est moins "microscopique", mais bon ce n'est qu'un parallèle (avec les atomes excités qui émettent des photons).

[Dynamix]

Salut

L' acidité des condensats , c' est une légende urbaine pour vendre des neutraliseurs et les sels qui vont avec .
Les condensats contiennent moins de CO2 qu' une eau gazeuse tiède éventée .

Pour l' énergie de la condensation , c' est l' inverse de l' ébullition .
Pour faire bouillir de l' eau , tu apportes une grande quantité d' énergie (qui n' augmente pas sa température) .
C' est cette même énergie que tu récupère en condensant la vapeur (sans variation de température)

[ecolami]

Bonjour,
Curieusement j'ai trouve une explication relative au refroidissement par évaporation mais j'ai du mal a la transposer pour le phénomène inverse.
Alors voila pour le refroidissement par évaporation. Dans un liquide il y a une agitation thermique et les molécules ont certes une énergie moyenne mais cela signifie aussi que certaines ont une énergie un peu supérieure. L'évaporation concernera d'abord ces molécules. En quittant le liquide elles emportent de l'énergie et simultanément l'énergie moyenne d'agitation diminue. Ce qui semble étayer cette façon de voir est que si la vitesse relative du courant d'air est grande le refroidissement augment beaucoup.
Mais je vois mal comment transposer cela au réchauffement par condensation.
La seule image qui me soit venue est celle d'une balle élastique qui tombe et rebondi en perdant chaque fois de l'énergie au moment du choc: cette fois c'est le gaz qui perd son énergie aux dépends de la surface froide.

En physique on ne trouve pas (facilement) on se contente d'affirmer par exemple, que le refroidissement est possible par évaporation, on décrit bien la partie macroscopique et rien sur ce qui se passe au niveau moléculaire. en tout cas je n'ai jamais trouvé ce genre d'explication

[Mr Brightside]

Merci, ça me semble être un parallèle assez clair.

Petite erreur dans mon dernier message, la fin était plus question qu'affirmation. La difficulté pour moi, c'est de passer d'une échelle à une autre. A l'échelle macro/mésoscopique par exemple, sans doute parle-t-on d'énergie thermique, alors qu'à échelle microscopique on va parler d'énergie cinétique et potentielle. Restait alors à trouver des liens, s'il y en avait vraiment avec l'enthalpie et les changements d'état.
Après je sais qu'on est limités (personne ne saura dire ce qu'est concrètement une force, un vecteur, un point alors une enthalpie ça reste pas totalement explicite).

[RomVi]

Salut

L' acidité des condensats , c' est une légende urbaine pour vendre des neutraliseurs et les sels qui vont avec .
Les condensats contiennent moins de CO2 qu' une eau gazeuse tiède éventée .

L'acidité n'est pas provoquée par le CO2, mais le SO2, SO3 et les NOx.

[ecolami]

L'acidité n'est pas provoquée par le CO2, mais le SO2, SO3 et les NOx.

Bonjour,
Le gaz naturel ne contient normalement presque pas (plus) de soufre ou de dérivés soufrés. La présence de NOx est possible en traces si la température de flamme en a permis l'apparition.
https://www.legifrance.gouv.fr/affic...XT000000655176

1. La teneur instantanée en hydrogène sulfuré ne doit pas dépasser 15 milligrammes par mètre cube (n) ; elle ne peut dépasser 12 milligrammes par mètre cube (n) que pendant au plus huit heures consécutives.
La teneur moyenne en hydrogène sulfuré sur huit jours doit être inférieure à 7 milligrammes par mètre cube (n).
2. La teneur instantanée en soufre total doit être inférieure à 150 milligrammes par mètre cube (a).

[RomVi]

Peut être bien, mais c’est suffisant pour provoquer des condensats acides...

[Dynamix]

Peut être bien, mais c’est suffisant pour provoquer des condensats acides...

Très faiblement acide .

[RomVi]

Et je suppose que tu as une source pour appuyer ta réponse ?

[Dynamix]

Et je suppose que tu as une source pour appuyer ta réponse ?

Le post d' ecolami devrait te suffire .

[RomVi]

Tu parles du lien qui fait référence à la norme de SO2 dans le gaz ? Tu l'a lu au moins ? Il n'y est pas question de pH des condensats d'une chaudière.