Quel est le processus de combustion?

En termes simples, combustion signifie brûler. Pour que le processus de combustion ait lieu, il faut du carburant, de l'oxygène et une source de chaleur d'allumage pour pouvoir déclencher une réaction chimique en chaîne; dans un feu de camp, par exemple, le bois est le combustible, l'air ambiant fournit l'oxygène, et une allumette ou un briquet peut allumer le feu. L'augmentation de l'un de ces éléments augmentera l'intensité du feu, tandis que son élimination entraînera l'arrêt du processus. Si le feu de camp est étouffé avec de l'eau ou de la saleté, par exemple, l'oxygène ne peut plus atteindre la chaleur et le carburant, et il s'éteint.

Carburant

Le carburant est la substance qui brûle pendant le processus de combustion. Tous les carburants contiennent de l'énergie potentielle chimique; c'est la quantité d'énergie qui sera libérée lors d'une réaction chimique. La quantité d'énergie dégagée par une substance lors de sa combustion est appelée chaleur de combustion . Chaque carburant a une densité d'énergie spécifique ou le nombre de mégajoules (MJ) d'énergie produites par kilogramme (kg) de la substance; Le méthane, par exemple, a une densité d'énergie de 55,5 MJ / kg, ce qui signifie qu'il peut fournir plus d'énergie que le soufre à 9,16 MJ / kg.

Une grande variété de substances peuvent être utilisées comme carburants, mais les hydrocarbures sont parmi les plus courants. Ceux-ci incluent le méthane, le propane, l'essence et le carburéacteur, pour n'en nommer que quelques-uns; tous les combustibles fossiles, y compris le charbon et le gaz naturel, sont des hydrocarbures. Parmi les autres substances couramment utilisées comme combustibles, citons l'hydrogène, l'alcool et les biocarburants, comme le bois.

Pendant la combustion, le carburant est transformé en chaleur et en échappement. Lorsque l'essence brûle, par exemple, elle produit de l'eau (vapeur), du dioxyde de carbone, de l'azote, du monoxyde de carbone et d'autres éléments. La combustion peut également libérer des particules, qui sont de minuscules particules qui flottent dans l'air. ceux qui proviennent de la combustion de combustibles fossiles et de bois contribuent souvent à la pollution atmosphérique. Les gaz d'échappement peuvent toutefois être utilisés à des fins utiles, telles que la fourniture de la poussée qui propulse une fusée dans les airs. La plupart des gaz d'échappement sont sous forme de gaz en raison de la chaleur produite par le processus de combustion, mais ils peuvent aussi être sous forme liquide ou solide.

Oxygène

Pour que le carburant puisse brûler dans le processus de combustion, il doit également contenir de l'oxygène. La source la plus courante est l’air, qui contient environ 21% d’oxygène. D'autres sources, souvent connues sous le nom d'oxydants ou d'agents oxydants, comprennent le peroxyde d'hydrogène, le nitrate de potassium et bien d'autres. Lorsqu'un agent oxydant est introduit dans un combustible, il libère de l'oxygène et peut augmenter la vitesse à laquelle le feu brûle.

Comme le carburant, l'oxygène n'a pas besoin d'être sous forme de gaz, bien que cela soit très courant. Dans une fusée solide, par exemple, un oxydant solide est mélangé au carburant pour créer le propulseur, qui brûle lorsqu'il est allumé et propulse la fusée en avant. La navette spatiale et d'autres engins spatiaux utilisent l'oxygène liquide dans le processus de combustion.

Lorsqu'un feu n'a pas assez d'oxygène, il ne brûle pas complètement. Cette combustion incomplète produit du monoxyde de carbone, du carbone (suie) et d'autres particules qui contaminent l'air. Une combustion incomplète dans un foyer ou un appareil de chauffage d'une maison peut libérer des gaz toxiques et être très dangereuse.

Chaleur

La chaleur ou l'allumage est ce qui déclenche le processus de combustion. Etant donné que de la chaleur est également produite lorsque quelque chose brûle, une fois le processus démarré, une chaleur supplémentaire n'est pas toujours nécessaire pour maintenir la réaction en chaîne chimique. L'étincelle initiale qui déclenche le processus chimique peut être fournie par une flamme, un frottement ou même la chaleur du soleil.

En cas de combustion spontanée, la fermentation ou l'oxydation peut générer suffisamment de chaleur pour déclencher un incendie. Dans un tas de compost, par exemple, les bactéries peuvent commencer à décomposer les composés organiques, créant suffisamment de chaleur et d'oxygène pour provoquer la combustion. Certains matériaux, appelés substances pyrophoriques, s'enflamment lorsqu'ils sont exposés à l'air ou à l'eau. le phosphore et le plutonium en sont deux exemples. Lorsque ces matériaux rencontrent une source de carburant, ils peuvent allumer un feu très difficile à éteindre.

Contrôle du processus de combustion

Comme les trois composants sont nécessaires à la combustion, leur augmentation ou leur diminution affectera le processus. L'augmentation de la quantité d'oxygène ajoutée à un feu en utilisant un agent oxydant, par exemple, accélérera la combustion. Si vous supprimez ou réduisez la source de carburant, elle brûlera moins ou mourra.

Il existe trois méthodes de base pour arrêter le processus de combustion:

• enlever le carburant,
• enlever l'oxygène,
• et / ou enlever la chaleur.

La combustion peut également être arrêtée en arrêtant la réaction chimique en chaîne qui crée des flammes. Ceci est particulièrement important lorsque certains métaux - comme le magnésium - brûlent, car ajouter de l'eau au feu ne fera que le rendre plus fort. Dans de tels cas, des produits chimiques secs ou des halométhanes sont utilisés pour arrêter la réaction.

Laquelle de ces méthodes est la meilleure façon d’arrêter un incendie en fonction du type et de la taille de l’incendie. Dans un incendie de maison, par exemple, les pompiers utilisent de l'eau ou de la mousse pour empêcher l'oxygène de pénétrer dans le carburant et pour réduire la température. Bien que l’eau puisse être utilisée dans une forêt ou un feu de forêt, il est souvent essentiel de l’arrêter en éliminant le nouveau combustible de l’incendie en enlevant les broussailles et la végétation morte de la zone.