Au programme de ce chapitre
- I. Définition et valeurs
- II. Calculer une masse de combustible
- III. Énergie et environnement
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
La définition à retenir
Définition Le pouvoir calorifique PC d'un combustible est l'énergie libérée par la combustion complète de 1 kg de ce combustible (en MJ/kg). Pour les gaz, on le donne aussi par mètre cube (MJ/m³).
E = m · PC.
Rappel : 1 kWh = 3,6 MJ.
E = m · PC.
Rappel : 1 kWh = 3,6 MJ.
Un exemple corrigé
Exemple Le mazout a une masse volumique d'environ 0,84 kg/L. Un litre libère donc environ 0,84 × 43 ≈ 36 MJ, soit 36 / 3,6 = 10 kWh. C'est la valeur que les chauffagistes retiennent : « un litre de mazout, c'est 10 kWh ».
Lexique
- pouvoir calorifique
- énergie libérée par la combustion complète de 1 kg de combustible
- combustible
- substance qui brule en réagissant avec un comburant, en général le dioxygène
- rendement d'un appareil
- part de l'énergie libérée qui est réellement utilisée
- kilowattheure
- unité d'énergie : 1 kWh = 3,6 MJ
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège — confondre pouvoir calorifique et enthalpie de combustion. Le pouvoir calorifique est donné par kilogramme (MJ/kg), l'enthalpie de combustion par mole (kJ/mol). Les deux grandeurs ne se comparent pas directement : il faut passer par la masse molaire.
Piège — multiplier par le rendement au lieu de diviser. Si une chaudière a un rendement de 90 %, le combustible doit libérer plus d'énergie que l'énergie utile : E = Q / 0,90. Si tu trouves une énergie à libérer plus petite que l'énergie utile, tu as multiplié au lieu de diviser.
Attention Le pouvoir calorifique est donné pour 1 kg : ne le confonds pas avec l'enthalpie de combustion ΔH, donnée pour 1 mol. Pour passer de l'un à l'autre, on utilise la masse molaire : 802 kJ/mol ÷ 0,016 kg/mol ≈ 50 000 kJ/kg = 50 MJ/kg pour le méthane.
L'astuce du prof
Astuce. Garde en tête quelques repères : 1 L de mazout ≈ 10 kWh et 1 kg de pellets ≈ 4,8 kWh. Ils te permettent de repérer tout de suite un résultat aberrant.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1 — Un sac de pellets
Un sac contient 15 kg de pellets de bois (PC = 17 MJ/kg). Quelle énergie libère leur combustion complète, en MJ puis en kWh ?
Voir la correction
On applique E = m · PC : E = 15 × 17 = 255 MJ. Pour passer en kWh, on divise par 3,6 : 255 / 3,6 ≈ 71 kWh.
Exercice 2 — Un litre d'essence
L'essence a une masse volumique de 0,75 kg/L et un pouvoir calorifique de 43 MJ/kg. Quelle énergie libère un litre d'essence, en MJ et en kWh ?
Voir la correction
Un litre pèse 0,75 kg. L'énergie vaut donc 0,75 × 43 ≈ 32 MJ. Comme 1 kWh = 3,6 MJ, cela fait 32,25 / 3,6 ≈ 9,0 kWh, du même ordre que les 10 kWh d'un litre de mazout.