Vitesse du souffle d'une explosion

[verdae31]

Bonjour,

Quelle est la vitesse du souffle d'une explosion engendré par un volume de mélange stœchiométrique H2, O2.
Le récipient utilisée est un tube à essaie en verre ( volume de gaz environ 10 ml ) ?

Puis-je la calculer a l'aide de la formule : v=20*racine(T(K))

Auquel-cas v=1700 m.s-1

Rem: le volume importe peu, il jouera simplement sur l'énergie libérée lors de l'explosion et donc sur la puissance de celle-ci qui peut, c'est ce que je souhaite montrer, devenir dévastatrice.

Je pourrais alors à l'aide de données chiffrées montrer l'effet que cette expérience peut avoir sur un corps humain à proximité, par comparaison avec d'autres phénomènes .
La c'est éducatif, mon exemple restera en mémoire, c'est beaucoup mieux que le "ATTENTION ....." QUI NE FAIT QU'ATTISER LA CURIOSITÉ et n'apporte pas de réponses aux pourquoi ni comment.

Ceci dit, les mises en gardes est toujours nécessaire et tout à l'honneur de ce qui la les profères.

Merci

Cordialement
-----

[Jeanpaul]

Tout dépend si tu considères la vitesse de propagation dans le tube ou celle dans l'air autour du tube.
Dans l'air autour du tube, la température est l'ambiante : 300 K, ce qui donne 340m/s.
A l'intérieur, le phénomène est différent, il s'agit de la propagation d'une réaction qui se fait par échauffement progressif, pas sûr que ce soit à la vitesse du son. Dans un moteur à essence, en tous cas, ce n'est pas à la vitesse du son, sauf cas très spécial et dévastateur du cliquetis.

[LPFR]

Bonjour.
La vitesse du son dans un gaz est donnée par

Gamma est le coefficient adiabatique, qui dépend du gaz. P est la pression et rhô la densité.
La pression et la densité ne sont pas indépendantes et sont reliées à la température. Pour des pressions raisonnables le rapport ne dépend que de la température
Dans le cas d'une explosion, la pression et la densité dépendent de ce qui a explosé. Mais comme la température est élevée, a valeur de v peut être bien plus grande que celle dans l'air ambiant.
Dans ce cas nous avons une "onde de choc" qui est un front entre l'air ambiante froid et l'air chaud derrière le front. Cette onde se propage à la vitesse donnée par la température derrière le front, en chauffant par des chocs l'air devant.

Comme ce front est chaud, l'indice de réfraction est différent et on arrive à le voir dans des films des explosions, ou des ondes de choc des avions supersoniques. Avec la distance, l'énergie s'étale, la température diminue et l'onde de choc se transforme en onde sonore "normale".

Dans votre exemple de mélange explosif, la réaction chimique se déplace elle même à la vitesse donnée par l'onde de choc, et ce n'est pas simple à calculer (je pense, mais je ne l'ai jamais essayé). Une fois la réaction finie, il faut calculer la pression et la densité pour calculer la vitesse de l'onde.
Au revoir.

[verdae31]

Bonjour,

Je serais tenté de prendre gamma=1.4
la pression sera de 17 bar lors de l'explosion,
la temperature de flamme est 7400 K, dans ce domaine de température et de pression quelle sera la masse volumique de l'air ?

Merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Bonjour,

Je serais tenté de prendre gamma=1.4
la pression sera de 17 bar lors de l'explosion,
la temperature de flamme est 7400 K, dans ce domaine de température et de pression quelle sera la masse volumique de l'air ?

Merci

Bonjour.
Non. 1,4 c'est pour des molécules diatomiques. Pour les molécules triatomiques c'est plutôt 1,3 à la température ambiante. Mais gamma dépend de la température et à ces températures je n'ai pas la plus petite idée de sa valeur.
Pour la densité volumique, vous connaissez la masse que vous avez mise avant l'explosion. Maintenant il faut savoir à quel moment vous mesurez le volume qui est en expansion.
Au revoir.

[LPFR]

Re.
Histoire de vous compliquer la vie, il faut savoir que si vous chauffez de la vapeur d'eau, elle se décompose. Si mes souvenirs sont bons, à 2000°C, 5% de la vapeur est décomposée en dihydrogène et dioxygène. Ça veut dire que la réaction de combustion se fait jusqu'à ce que la proportion des gaz corresponde à la température atteinte. Et elle ne sera complète que quand la température redescendra.
Je ne connais pas le rapport de dissociation de la vapeur d'eau en fonction de la température mais il est probable que des tables existent.
A+

[verdae31]

C'est encore moi

Re.
Histoire de vous compliquer la vie, il faut savoir que si vous chauffez de la vapeur d'eau, elle se décompose. Si mes souvenirs sont bons, à 2000°C, 5% de la vapeur est décomposée en dihydrogène et dioxygène. Ça veut dire que la réaction de combustion se fait jusqu'à ce que la proportion des gaz corresponde à la température atteinte. Et elle ne sera complète que quand la température redescendra.
Je ne connais pas le rapport de dissociation de la vapeur d'eau en fonction de la température mais il est probable que des tables existent.
A+

Très intéressant à connaitre cette dissociation, cela veut dire que les quantités stœchiométrique ne sont réalisées qu'au début de la réaction.

Ceci dit ne peut on pas tout de même négliger ce phénomène car la température est bien supérieure 2000K dans le front d'onde donc c'est molécules ne vont-elles pas se transformer en radicaux et se recomposer ensuite une fois que l'onde de choc sera passée ?

D'ailleurs ce front d'onde, il a quelle épaisseur ?

J'ai recalculé la vitesse avec votre formule(LPFR), s'obtient 2100 m.s-1 avec gamma 1.3 ce qui est du même ordre de grandeur que ce que j'avais calculé au départ avec une autre formule( voir post précédent ).

Merci