Le pouvoir calorifique d’un combustible

Merci !

Fiches
Classe(s) : Tle STI2D | Thème(s) : Les combustions
Tableau de 8 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 8 lignes ;Ligne 1 : Combustible; PCI (en MJ.kg–1); Ligne 2 : Bois; 15; Ligne 3 : Charbon; 15 à 27; Ligne 4 : Éthanol; 29; Ligne 5 : Heptane; 44,6; Ligne 6 : Gazole; 45; Ligne 7 : Octane; 45; Ligne 8 : Méthane; 50;

Le pouvoir calorifique massique d’un combustible, noté PC, est l’énergie dégagée par la combustion complète d’un kilogramme de combustible. Il s’exprime en joule par kilogramme (J.kg–1).

On parle de pouvoir calorifique supérieur (PCS) si l’eau produite par la combustion est à l’état liquide. Dans le cas où l’eau formée est à l’état de vapeur, on parle de pouvoir calorifique inférieur (PCI).

La différence entre le PCS et le PCI est mise en évidence dans les chaudières à condensation par rapport aux chaudières classiques.

Exemple

Dans une chaudière classique, lors de la combustion du méthane, l’eau produite est à l’état gazeux et directement évacuée vers l’extérieur par un conduit. On ne récupère qu’une partie de l’énergie puisqu’on a laissé partir de l’eau à l’état gazeux qui emporte avec elle de l’énergie. On utilise alors le pouvoir calorifique inférieur du méthane : PCI = 50 MJ.kg–1.

Dans une chaudière à condensation, l’eau à l’état gazeux change d’état pour devenir liquide dans le condenseur, ce qui permet de récupérer l’énergie de changement d’état de l’eau de l’état gazeux à l’état liquide. L’eau est ensuite évacuée par une canalisation. On utilise alors le pouvoir calorifique supérieur : PCS = 56 MJ.kg–1.

Le rendement est donc meilleur avec une chaudière à condensation, ce qui permet de limiter la consommation de méthane, de diminuer la facture de chauffage et surtout de moins polluer.

L’énergie thermique libérée Elib par une réaction de combustion mettant en jeu une masse m de combustible est calculée à partir du pouvoir calorifique massique du combustible mis en jeu. La valeur de Elib est négative, alors que le PC est toujours positif par convention.

Image dont le contenu est 	Elib : l’énergie thermique libérée en joule (J)Elib = –m × PC	m  : la masse de combustible en kilogramme (kg)	PC : le pouvoir calorifique massique joule par kilogramme (J.kg–1); Fin de l'image

La valeur du pouvoir calorifique massique d’un combustible peut être approchée en faisant brûler une masse mcomb de combustible sous un récipient contenant une masse précise m d’eau et en notant la valeur de l’élévation de température ΔT. L’énergie thermique reçue par l’eau Q = m ceau ΔT est sensiblement égale à l’énergie produite par la combustion (en fait, expérimentalement il y a de nombreuses pertes thermiques).