Qu'est-ce que la chaleur de combustion?
La chaleur de combustion est un terme qui décrit la quantité d'énergie thermique, ou chaleur, générée lorsqu'une substance particulière est complètement brûlée dans un environnement riche en oxygène. Il est exprimé sous forme de rapport d'énergie par unité de substance et peut être écrit de différentes manières. L’expression standard est le nombre de kilojoules (kJ) par mole (mole) de la substance, mais elle peut également être exprimée en termes d’énergie dégagée par volume donné ou par masse donnée du combustible. Selon les régions du monde, cette expression peut être écrite de différentes manières, telles que kilocalories par gramme ou unités thermales britanniques par livre.
L'énergie de la chaleur est stockée en tant qu'énergie potentielle dans certains types de molécules. Dans les hydrocarbures, leur combustion libère cette énergie stockée sous forme de chaleur et de lumière. La quantité d'énergie thermique libérée est la chaleur de combustion et n'inclut pas l'énergie libérée sous forme de lumière. Ce terme peut décrire la quantité d’énergie dégagée par la combustion de tout matériau, mais est généralement supposé s’appliquer aux hydrocarbures, en particulier ceux utilisés comme combustibles.
Un terme utilisé pour décrire la quantité totale d'énergie dans un système fermé, l'enthalpie, est parfois utilisé dans le cadre de la définition de la chaleur de combustion. Cette expression est parfois appelée changement négatif de l'enthalpie totale d'un système. Cela signifie que le système a perdu de l'énergie en libérant de la chaleur en raison de la combustion de certains composants du système. Alors que ce changement d'enthalpie est appelé une valeur négative, la mesure est toujours donnée en tant que valeur positive.
Lorsqu’on discute des combustibles, les cotes de chaleur de combustion sont souvent utilisées pour comparer l’énergie thermique relative contenue dans différents combustibles. Les différents carburants auront des chiffres distincts, qui ne changeront pas pour un échantillon pur du même carburant mais varieront d'un carburant à l'autre. Par exemple, l'octane d'hydrocarbure contient 5 460 kJ / mol alors que le méthane n'en contient que 890 kJ / mol. En général, plus le chiffre est élevé, plus la molécule d'hydrocarbure est complexe et volumineuse.
Un appareil appelé calorimètre est utilisé pour tester un matériau afin de déterminer sa chaleur de combustion. Il existe plusieurs types de calorimètres, mais ils fonctionnent tous sur le même principe. Un échantillon est brûlé dans un environnement fermé et contrôlé, et la quantité de chaleur dégagée par la combustion de l'échantillon est mesurée. En rapportant la quantité de chaleur dégagée à la taille de l'échantillon, on obtient un chiffre. Cependant, ce ne sont pas seulement les carburants qui sont testés de cette manière, et de nombreuses autres substances sont testées par des chimistes, des chercheurs et des étudiants.