Enthalpie de combustion – calorimétrie à la lampe à alcool, énergie des aliments, bombe calorimétrique et comparaison des combustibles
ChimieÉnergétique et thermochimie15–16 ans
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Connectez-vous pour lancerTravaux pratiques virtuels : brûlez du méthanol, de l’éthanol, du propan-1-ol, du butan-1-ol et du pentan-1-ol dans une lampe à alcool sous une canette en cuivre remplie d’eau, pesez la lampe avant et après, relevez la température maximale et calculez q = mcΔT, n = Δm/M et ΔcH = −q/n. Comparez aux valeurs des tables (−726 à −3329 kJ/mol) pour chiffrer les pertes de chaleur et la tendance d’environ −654 kJ/mol par groupe CH₂. D’autres écrans brûlent un échantillon d’aliment sous un tube à essai, étalonnent électriquement une bombe calorimétrique (CF = VIt/ΔT) et comparent l’énergie massique, l’énergie volumique et le CO₂ émis par le gazole, le biodiesel, l’essence, le bioéthanol, le gaz naturel, le biogaz et l’hydrogène.
Leçon : Enthalpie de combustion des alcools – TP de calorimétrie et énergie des combustibles
Ce qu’elle montre
Ce TP virtuel mesure l’enthalpie de combustion des cinq premiers alcools à chaîne linéaire. Les élèves pèsent une lampe à alcool, chauffent l’eau d’une canette en cuivre d’environ 20 °C, relèvent la température maximale et calculent ΔcH avec q = mcΔT et n = Δm/M. Les résultats n’atteignent souvent que 40 à 70 % des valeurs des tables, ce qui ouvre la discussion sur les pertes de chaleur, la combustion incomplète et les améliorations possibles. Des répétitions et un graphique de ΔcH en fonction de la longueur de chaîne montrent la variation régulière par groupe CH₂. Autres écrans : énergie des aliments, bombe calorimétrique et comparaison des combustibles.
Mode d’emploi
Choisissez un Combustible, la masse d’Eau et la Distance à la flamme, et cochez l’écran anti-courant d’air ou le couvercle si vous le souhaitez. Cliquez sur Allumer puis sur Éteindre quand la température a monté d’environ 20 °C ; attendez le maximum et cliquez sur Enregistrer. Répétez et changez de combustible pour remplir le tableau et le graphique. Utilisez Vitesse pour accélérer et Série de données pour retrouver les mêmes résultats.
Paramètres modifiables
- Écran Lampe à alcool : alcools, Brûler un aliment, Bombe calorimétrique, Comparer les combustibles
- Combustible (alcool) méthanol, éthanol, propan-1-ol, butan-1-ol, pentan-1-ol
- Masse d’eau dans la canette en cuivre 50–250 g
- Distance entre la flamme et le fond de la canette 1–8 cm
- Utiliser un écran anti-courant d’air
- Mettre un couvercle sur la canette
- Compter la chaleur absorbée par la canette en cuivre
- Les élèves calculent (résultats masqués)
- Série de données (reproduit les mêmes mesures) 1–999
- Échantillon d’aliment cacahuète, demi-noix de cajou, morceau de chips, guimauve
- Grandeur comparée Énergie massique (MJ/kg), Énergie volumique (MJ/L), CO₂ émis par MJ
Questions à explorer
- Pourquoi l’enthalpie de combustion mesurée avec une lampe à alcool est-elle bien plus faible que la valeur des tables ?
- De combien ΔcH varie-t-elle pour chaque groupe CH₂ supplémentaire, et pourquoi cette variation est-elle presque constante ?
- Pourquoi une bombe calorimétrique donne-t-elle des résultats bien plus proches des tables qu’une canette en cuivre ?
