Aurelie juin 2001

combustion de l'essence : kiné Lille 2001
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pouvoir thermique

On considère une voiture roulant sur autoroute à la vitesse v=130 km/h et consommant 8 L d'essence pour 100 km. L'essence est assimilée à de l'isooctane de formule brute C8H18 de densité d=0,7.

masse atomique en g/mol :C=12 ; H=1; volume molaire des gaz : 24 L/mol.

  1. En supposant que la combustion est totale, le volume de dioxyde de carbone libéré dans l'atmosphère au bout d'une heure en m3 est : 6,1 ; 13,8 ; 1,5 ; 12,3 ; 6,9 ; 19,2.
  2. Le pouvoir thermique massique de l'essence vaut P= 48 000 kJ/ kg. La puissance délivrée dans ce cas par le moteur est Pm=30 ch (1 ch= 735 W). Le travail fourni par le moteur en 1 heure est : (J)
    1,1 106 ; 5 108 ; 7,9 107 ;3,5 108 ; 1,3 106 ; 2,7 108.
  3. En déduire le rendement du moteur

 

corrigé

C8H18 + 12,5 O2 donne 8 CO2 + 9 H2O 

consommation d'essence par heure:

8 L pour 100 km et 130 km parcourus en 1 h

8*130/100 = 10,4 L

masse d'essence(kg) = volume (L) fois densité par rapport à l'eau

10,4*0,7 = 7,28 kg

masse molaire de l'essence : 8*12+18 = 114 g/mol

quntité de matière (mol) : masse (g) divisé par masse molaire (g/mol)

7280 /114 = 63,86 mol

d'après les coefficients de l'équation bilan :

63,86 * 8 = 510,87 mol CO2 (gaz)

volume dioxide de carbone(L) : Quantité de matière (mol) fois volume molaire des gaz (L/mol)

510,87 * 24 = 12 260 L ou 12,26 m3.

7,28 kg d'essence brîlés en 1 heure

énergie libérée par la combustion de l'essence : 7,28 * 48 000 = 3,5 105 kJ

puissance correspondante (kW) = énergie (kJ) divisée par le temps (s)

3,5 105 /3600 = 97,22 kW

puissance utile du moteur : 30 *735 = 22,05 kW

énergie utile : 22,05*3600 = 7,9 104 kJ = 7,9 107 J

rendement : 22,05 / 97,22 = 0,223 ou 22,3%

à suivre ...

à suivre