[Etudes Supérieures] Température de la flamme (alcool à brûler 90°)

[saintpaul69]

Bonjour,
nous sommes deux élèves en prépa PT à Lyon et nous préparons notre TIPE sur l'effet Seebeck. Ainsi, nous faisons une expérience avec un module Peltier et afin de connaitre le rendement de notre système nous voulons calculer la température de la flamme (alcool à brûler 90°). Cette flamme, bien entendu, chauffe la partie basse du module Peltier et nous parvenons à générer une difference de potentiel de plus de 5 Volts. Nous voudrions partager nos calculs avec vous car nous trouvons une température finale de 5450K ce qui nous semble surréaliste. Nous avons travaillé sur un fichier Word, plus simple pour poser les équations, que nous mettons en pièce jointe. Nous vous remercions par avance. Cordialement.
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[jeanne08]

Il y a plusieurs points à revoir
1) la combustion a lieu dans l'air donc cela ne change pas le deltarH° mais on introduit , outre les 2n mol de O2, 10 n mol de N2 qui vont passer elles aussi de Tinitiale à T finale
2) les Cp dépendent de t selon une formule du genre Cp = a + b*T donc la quantité de chaleur mise en jeu est integrale de Tinitiale à T finale de (A + B*T )*dT . Vous trouverez dans une table les valeurs des coefficients a et b de Cp = a+bT pour CO2 , H2O et N2 . Vous obtiendrez Tfinale par résolution d'une équation du second degré.
3) le calcul de deltarH° à Tf par la loi de kirchhof me parait inutile ici
4) j'ai un peu lu votre texte rapidement : bien expliquer que les enthalpies à pression constante sont egales aux quantités de chaleur échangées

Bref à partir des points 1 et 2 vous deviez trouver une température de flamme beaucoup plus faible ...
5) bien dire ausssi que ce calcul est heorique : il suppose la combustion adiabatique , il suppose que la réaction de combustion est simple ... en réalité elle est vraissemblablement plus compliquée que celle ecrite !

[jeanne08]

Erreur dans post n°2 : avec 2n mol de O2 on introduit 8n mol de N2 ( et non 10n )... à rectifier ...

[saintpaul69]

Bonjour, merci de tes réponses.
Pour les valeurs des coefficients Cp nous avons trouvée une table mais je voulais savoir si elle était correcte. Voici le lien: http://www.personal.utulsa.edu/~geof...fFormation.pdf
On a utilisé la loi de Kirchoff dans un but précis: on veut calculer le rendement de notre système. Notre module peltier est branché aux bornes d'un ventilateur. Ainsi pour calculer le rendement: on a écrit que η= |énergie délivrée par le ventilateur*m(alcool)|/|deltarH°(Tf)*M(alcool)|
Merci d'avance.

[A voir en vidéo sur Futura]

[jeanne08]

- Je n'ai pas de table de thermo sous la main mais vous devriez en trouver à plusieurs endroits par internet ... et voir si cela concorde. En utilisant cp = a + b*T vous devriez retrouver vos valeurs utilisées pour T de l'ordre de 300 K
- J'ai regardé de plus près votre équation : pourquoi ecrire la combustion avec CO et H2O et pas avec CO2 et H2O ? Le monoxyde de carbone se forme à température assez élevée ( ce qui va etre le cas ici ) lorsqu'il y a un manque de O2 . Il s'en forme surement ici mais je pense qu'il se forme aussi CO2, vraissemblablement essentiellement CO2 . A voir !
- la température de flamme est une température theorique
- je comprends mieux votre calcul de deltarH° à Tf ... mais mettez le après, en expliquant pourquoi ce calcul ... et en reflechissant à ce calcul : que représente exactement deltarH° à la température Tf . Vous pourriez peut être evaluer la quantité de chaleur fournie par la combustion d'une masse donnée d'alcool pour chauffer une quantité connue d'eau en notant l'élévation de température ... bref faire une expérience de calorimétrie à comparer avec ce calcul theorique et discutable à partir de deltarH° à Tf

[saintpaul69]

En fait on a pris de l'alcool à bruler. Et quand on le faisait brûler, on avait une couleur orange, jaune. Du coup on a pensé que la combustion était incomplète. Autrement avez vous une solution pour savoir si la combustion est complète ou incomplète? Si la combustion est complète ce n'est plus du tout la même équation.

[saintpaul69]

Bonjour, nous avons suivi vos conseils et voilà ce que nous trouvons, qu'en pensez vous?

[jeanne08]

Voilà deja une température de flamme plus correcte ...
Le fait de prendre la réaction fournissant CO me semble diiscutable . Vous n'auriez pas très longtemps de refaire un calcul en prenant la réaction
C2H60 + 3O2 + 12N2 -> 2CO2 + 3H2O + 12N2 ... et voir ce que cela donne ... il se peut que cela ne change pas beaucoup la température de flamme
Dans le cas où vous maintenez la réaction avec CO justifiez le en expliquant ce que vous avez dit : flamme jaune donc combustion incomplète ... mais on peut vous objecter que la flamme est jaune car il y a des particules de C incandescentes.