L'objectif de cet exercice est d'identifier les puits et sources de dioxygène nécessaires aux êtres vivants et aux combustions.
Le cycle du C simplifié
Données concernant les combustions
À l'aide du schéma du cycle du carbone, les sources de dioxygène atmosphérique sont étudiées.
Où se trouvent les sources (producteurs) de dioxygène ?
Comment produisent-ils du dioxygène ?
Les producteurs de dioxygène se trouvent là où les réactions produisant du dioxygène ont lieu. Ce sont donc principalement des végétaux. On en trouve dans la biosphère mais également dans l'hydropshère.
À l'aide du schéma du cycle du carbone, les puits de dioxygène atmosphérique sont étudiés.
Où les puits (consommateurs) de dioxygène se trouvent-ils ? (ne s'intéresser qu'au flux principal de consommation)
Comment consomment-ils le dioxygène ?
Les consommateurs principaux de dioxygène sont ceux qui utilisent le dioxygène dans leur métabolisme. Ces consommateurs se trouvent donc majoritairement dans la biosphère.
Sachant qu'une combustion est un puits de dioxygène et une source du dioxyde de carbone dans l'atmosphère, quelle réaction est exacte ? Ici, l'essence est modélisée par l'octane \ce{C8H_{18}}
La combustion consomme du dioxygène et produit du \ce{CO2}. Une fois les coefficients stœchiométriques appliquées, la réaction correcte est : 2\ce{C8H_{18}} + 25 \ce{O2}\ce{->} 16\ce{CO2} + 18\ce{H2O}
Le pouvoir calorifique est défini comme l'énergie thermique dégagée par rapport à l'unité de masse du combustible. Il s'exprime en J/kg.
D'après le document 2, quel est le pouvoir calorifique pour la combustion du méthane ?
Pour calculer le pouvoir calorifique, il faut diviser l'énergie thermique libérée par mole de combustible par la masse du combustible. On a donc pour l'énergie thermique 810 kJ/mol et pour la masse du combustible (méthane) 16g/mol.
En respectant la conversion des unités (conversion des g en kg) : \text{pouvoir calorifique} = \dfrac{810}{16.10^{-3}} = 51 \text{ mJ/kg}
Dans les questions suivantes, la combustion du méthane est étudiée.
Quelle réaction représente la comnbustion du méthane ?
Quelle est alors la masse de carbone produite lors de la combustion de 100g méthane d'après la formule suivante ? m_{\ce{CO2}}= \dfrac{n.M_{\ce{CO2}}.m_{\text{hydrocarbure}}}{M_{\text{hydrocarbure}}}
m_{\ce{CO2}}= \dfrac{2.44.100}{16}
On applique la formule pour 100 g de méthane.
La combustion du méthane utilise de l'oxygène et libère du \ce{CO2}. On établit les coefficients stœchiométriques.
La réaction est : 2\ce{CH4} + 4\ce{O2}\ce{->} 2\ce{CO2} + 4\ce{H2O}
Pourquoi peut-on qualifier certaines combustion de flux anthropiques ?
Comme nous l'avons vu, les combustions telles que celles du méthane ou de l'octane sont des combustions réalisées par l'être humain dans le but de répondre à un besoin. Elles ne sont donc pas naturelles. Elles augmentent le rejet du dioxyde de carbone dans l'atmosphère et contribuent à l'augmentation de l'effet de serre. Ce sont donc des combustions anthropiques.