chimie : combustion complète du dodécane, énergie, puissance bts Mava 07

On étudie la combustion complète du dodécane C12H26. Données : volume molaire des gaz : Vm=25 L/mol ; masse molaire de l'air Mair=29 g/mol ; MC=12 ; MH=1g/mol. On brûle 1 g de dodécane. Ecrire l'équation de combustion du dodécane. C12H26 + 18,5 O2 = 12 CO2 + 13H2O. Calculer la quantité (mole) de dodécane brulé. Mdodécane = 12*12+26 = 170 g/mol Quantité de matière (mol) = masse (g) / masse molaire (g/mol) ndodécane = m/Mdodécane =1/170 =5,88 10-3 mol. Calculer la quantité (mole) de dioxygène. D'après les nombres stoechiométriques de l'équation de combustion nO2 = 25 ndodécane. nO2 = 18,5/170 =0,109 mol. Calculer la quantité (mole) d'air. L'air contient 20 % de dioxygène en mole: nair = 5* nO2 =5*18,5/170 = 0,544 mol.  Calculer la masse d'air (en g). masse(g) = quantité de matière (mol) * masse molaire de l'air (g/mol) mair = 0,544*29 =15,8 g. Moteur à 4 temps. Un moteur à 4 temps de 1390 cm3 tourne à 4000 tr/min. Dans les conditions de fonctionnement, il faut 15,8 g d'air ( le comburant) pour assurer la combustion de 1 g de carburant. Le comburant arrive dans la chambre de combustion à la pression atmosphérique. Dans ces conditions, le moteur effectue 66,7 tours en une seconde et sa période de rotation ( durée pour effectuer un tour) est égale à T= 15 ms. Le volume d'air, absorbé en un tour, sachant qu'il faut 2 tours pour une admission de toute la cylindrée, est égal à Vair = 0,695 L. ( on néglige le volume occupé par le carburant ).   Calculer le nombre de moles d'air consommé en un tour. quantité de matière (mol) = volume ( L) / volume molaire (L/mol) n = Vair /Vm =0,695 / 25 =2,78 10-2 mol. La masse d'air consommé est donc égale à 0,806 g pour un tour. Déterminer la masse de carburant ( en g puis en kg) utilisé pour un tour. nO2 = nair / 5 = 2,78 10-2 / 5 =5,56 10-3 mol. D'après les nombres stoechiométriques de l'équation de combustion : ndodécane = nO2 / 18,5 = =5,56 10-3 /18,5 =3,00 10-4 mol. masse dodécane(g)= quantité de matière (mol) * masse molaire (g/mol) m = 3,00 10-4 *170 = 5,11 10-2 g = 5,11 10-5 kg. Sachant que la combustion de 1 kg de carburant fournit une énergie thermique de 40 000 kJ, calculer l'énergie produite à chaque tour. 5,11 10-5*40 000 =2,04 kJ. 70% de l'énergie de combustion est perdue en chaleur. Calculer l'énergie mécanique fournie pour un tour. 2,04 *0,30 = 0,613 kJ. En déduire la puissance mécanique de ce moteur. puissance (kW) = énergie (kJ) / durée (seconde) avec durée = T = 0,015 s. P= 0,613 / 0,015 = 40,9 kW.

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