[TPE] Les explosifs et les explosions : modélisation

[invitee4dcd8ca]

Bonjour,

Je fais actuellement un TPE dans le thème Modèle/Modélisation sur les explosifs et explosions, notre problématique étant : Quelles sont les réactions chimiques qui entraînent une explosion, et quelles en sont les conséquences ?

Cependant, nous avons un problème pour la modélisation d'une explosion.

Nous aurions peut-être trouvé ceci :

Le peroxyde d'hydrogène (eau oxygénée) réagit avec le Diméthylcétone (Acétone) pour créer du TriCycloAcetone (Peroxyde d'Acétone), selon l'équation bilan ci dessous.
3 C₃H₆O + 3 H₂O₂ = C₉H₁₈0₆ + 3 H₂0

Cette explosion est-elle correcte ? Si non, en avez vous d'autre meilleures à nous proposer ?

Et nous chercherions à démontrer simplement les 4 conséquences suivantes :
→ Dégagement de gaz.
→ Dégagement de chaleur.
→ Onde de choc de surpression (pour montrer les conséquences sur le corps humain, notamment sur les poumons et les tympans)
→ Brûlures.

Mais nous ne parvenons pas à mettre en place un protocole expérimental afin de prouver que ces 4 conséquences ont bien eu lieu.

Pourriez vous nous aider ?

Si non, qu'avez vous d'autre à nous proposer ?

Merci d'avance.
-----

[moco]

Pas sûr que quiconque entre en matière en matière d'explosif !
Le peroxyde d'acétone est l'un des explosifs les plus brisants, et les moins maîtrisés qui soient. Alors ...

[invitee4dcd8ca]

D'accord, nous avions alors pensé à utiliser un simple pétard alors, dont la formule est, il nous semble, KNO₃SC , mais dont nous n'avons pas la formule de la réaction lors de l'explosion.

[invitef3bc56df]

Bonjour
Beau sujet !!! Vous trouverez sans doute plus d'info en cherchant a détonation.
Par contre, je doute que votre prof vous autorise a déclencher des explosion .
Alors, pour répondre a ta question, je crois que toutes les réaction de combustion (qui sont des oxydations rapides) peuvent donner des explosion. Sauf que la plupart des explosifs sont a la fois combustibles et comburant, et sous phase solide ou liquide. A comparer a la plupart des combustions que l'on a l'habitude de croiser, qui ont lieux en phase gazeuse (les solides et liquides sont d'abord vaporisé par la chaleur de la combustion avant de bruler eux même).

Ces réaction ont la particularité d'être exothermique (dégageant de la chaleur. Cela est due aux liaisons des produit qui sont plus "solides" que celle des réactifs (la combustion des hydrocarbures, qui ont des liaisons simples donneras du dioxyde de carbone, qui possède des liaisons double). En fait tes réactifs sont en équilibre métastable, si tu leurs apporte un peu d'énergie (une flamme de briquet par exemple) ils peuvent réagir et dégager beaucoup plus d'énergie que ce qu'il a fallu pour déclencher la réaction afin de rejoindre un état d'équilibre plus stable. On parles d'énergie d'activation et de pouvoir calorifique. Une métaphore intéressante est une bille dans le cratère d'un volcan (éteint) pour dévaler la pente (et donc acquérir de l'énergie cinétique) ont doit d'abord lui fournir un peu d'énergie potentielle pour "grimper" le cratère. La bille aura ensuite gagner un autre état stable.

Pour le dégagement de gaz, les produits sont dans un état énergétique si élevé (la zone de réaction est un plasma je crois) qu'il ne peuvent se condenser en phase liquide et solide. Il restent donc en phase gazeuse a très faible densité (car chaud) et vont se détendre car ils sont a pression élevée.

L'onde de choc ne nait pas de l'explosion, c'est elle qui engendre l'explosion! En fait, une onde de choc augmente très fortement la pression et la température derrière elle, et en se propageant dans le réactif, elle apporte l'énergie d'activation. A son tour, la réaction vas apporter l'énergie qui "nourrira" l'onde de choc, car celle ci a tendance a s'atténuer naturellement. Ensuite lorsque l'onde de choc quitte le combustible elle continue a ce propager dans l'air jusqu'à disparaitre par atténuation. En pratique on doit donc générer une ODC c'est le rôle du détonateur, de plus l'explosif est suffisamment exothermique pour donner facilement un ODC avec peu d'énergie (choc, étincelle, arc électrique...)

Pour les brulures, et bien l'ordre de grandeur d'une combustion c'est 1000-2000K, donc ca vas de soit.

++

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitee4dcd8ca]

Merci pour toutes les précisions, mais j'ai bien peur que cela soit trop compliqué pour notre niveau de 1ère. Merci quand même.

[invitef3bc56df]

E bien, je suis a disposition si tu veux éclaircir les point d'ombre dans la compréhension de ce phénomène. Par contre je ne pourrais pas t'en dire plus sur la chimie , mais plutôt la physique.
++