Inflammabilité d'un mélange eau + pétrole

[orbes]

bonjour
je me suis amusé à l'expérience suivante:
dans un bol métal j'ai versé 10 ml d'eau, 1 ml de détergent vaisselle, j'ai bien remué, j'ai ajouté 10 cc de pétrole, j'ai bien émulsionné.
avec une lampe a souder j'ai mis a ébullition, l'émulsion s'est enflammée avec une veilleuse, puis s'est auto entretenue jusqu'à épuisement du liquide.
le bol était vide.
on peut supposer que l'eau émulsionnée grâce aux tensio-actifs a été vaporisée pendant le combustion du pétrole tout en préservant la température suffisante pour l'inflammation du pétrole.

en parallèle j'ai procédé dans le s mêmes conditions à la combustion du pétrole seul avec pour résultat une flamme plus longue , plus jaune rouge, t beaucoup de fumée noire, et l'odeur caractéristique du pétrole brulé

la combustion de l'émulsion produisait une flamme jaune claire plus courte, plus longtemps

je n'en conclus rien car trop de paramètres sont aléatoires;
cependant je voulais le signaler sachant que cela n'a rien de nouveau et que ce procédé est connu.
mais c'un plaisir dont je voulais vous faire part

[elephant]

Expérience très intéressante, orbes. En fait, il eut été intéressant de faire un peu de calorimétrie, par exemple, en plaçant une petite casserole au dessus de la flamme.

Donc:

avec la m^me quantité d'eau dans la casserole

test 1: combustion de X cc de pétrole: delta T° ?

test 2: combustion de la même quantité de pétrole + de l'eau: delta T°

Il faut bien sûr adapter la quantité de pétrole et d'eau dans la casserole pour que l'élévation de température soit significative,par exemple pour le test 1, passage de 15 à 80°c pour éviter de se trouver dans les erreurs de mesure.

L'expérience suivante est de répéter le test N° 2 avec différentes proportions d'eau.

[dedeleco]

Pas surprenant, car le pouvoir calorifique du pétrole est d'environ 38000KJ/litre :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Pouvoir_calorifique
et l'énergie pour porter l'eau à 500°C est très inférieure moins de 3000KJ/litre
http://en.wikipedia.org/wiki/Latent_heat
et donc il reste de l'énergie pour bruler l'ensemble, moins violemment.

L'alcool à 50% lui brule plus mal, car il ne fait que 21000KJ/litre.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Pouvoir_calorifique

[chatelot16]

calorimetrie ? mettre une casserole au dessus de la flamme n'est pas vraiment de la calorimetrie ...

comment savoir quelle proportion de la chaleur chauffera la casserole ou sera perdue ?

ce n'est meme pas la peine de mesurer : la combustion du petrole produit l'energie qu'elle doit produire , la vaporisation de l'eau consomme l'energie prevue par l'energie de vaporisation , comme l'energie de combustion est largement superieure a l'energie de vaporisation de l'eau ca peut continuer a bruler

mais ce resultat est interressant : avec le bois par example , du bois vert qui contient moins d'eau que ton melange brule mal : l'humidité du bois ne fais pas que consommer un peu d'energie , ca sabote completement la combustion et une grosse partie du combustible part en fumé sans bruler

ton petrole a donc la qualité de bruler correctement melangé a de l'eau grace au detergent

[Capt_Maloche]

bonjour
je me suis amusé à l'expérience suivante:
dans un bol métal j'ai versé 10 ml d'eau, 1 ml de détergent vaisselle, j'ai bien remué, j'ai ajouté 10 cc de pétrole, j'ai bien émulsionné.
...
mais c'un plaisir dont je voulais vous faire part

Bonjour,

tu as raison c'est un plaisir que de faire partager ce type de manip

Dommage que tu n'ai pas fait une petite vidéo, ou au moins une ou deux photos, ça manque un peu de "gaitée" tout ça

et pourquoi doser l'eau + le détergent en ml et le pétrole en cc?
c'est quoi un cc? un cm3=1ml; AH, apparement
d'après mon convertisseur, 1cc serait égal à 1ml (à confirmer, je ne sais pas d'où sort cette unité...)

donc en gros, tu a fait un mélange composé de 50% d'eau + 50% de pétrole

voyons, le PCI du Pétrole Lampant est d'environ 40 000 KJ/Kg
La chaleur latente de vaporisation est de 2550 KJ/kg + (4.18x80)=334KJ/Kg pour monter de 20 à 100°C = 2884 KJ/Kg

c'est à dire que qu'en théorie un rapport massique maxi de 40 000/2884=13.8 pourrait totalement disparaitre

en résumé : 1 volume de pétrole pour 10 volumes d'eau
mais quel intérêt?

Nous connaissons les réactions qui permettent à la vapeur d'eau d'améliorer grandement la combustion

il serait interressant de tester différents dosages sur ce principe

voilà un TP interressant, voudrais tu t'en charger avec mesures, photos et vidéo?

[Obamot]

Absolument Capt Maloche. Ce qui faudrait savoir au fond, c'est si il y a un apport calorifique par la vapeur d'eau, ou un apport en quelque sorte "synergique", c'est ça? Ce que j'aimerais savoir, c'est si il y a eût un gain calculé pour un moteur Pantone, et de quel ordre?

Oui Orbes, pourquoi avoir pris deux échelles de mesure? Au fait c'était type pétrole, mais de quel type?

Pour le mélange, on dirait que les proportions étaient plutôt les suivantes:

1l d'eau = 1 kg
1l de pétrole = 0,8 kg

Donc il semblerait que 10 cc soient l'équivalent de 40 parts, VS la même contenance en eau à 50 parts, + 10 parts pour le liquide vaisselle.... il en manquerait un tout petit bout pour faire un compte rond de 100 parts (mais je peux me tromper).

[elephant]

Pour nos expériences de fond de garage, le rapport volumique me semble le plus facile à manipuler. Il suffit d'une éprouvette graduée. Rien n'empêche de faire un tableau de conversion volume/masse après.

[dedeleco]

Si on mesure par calorimétrie, on trouvera moins de chaleur et aucun apport par la vapeur d'eau. A mesurer avec calorimètre.

Avec l'alcool à 50°, on fait pareil, pour les crêpes flambées, avec moins de chaleur !!!

Le même mécanisme peut avoir des effets opposés :
vaporisation brutale de l'eau, disperse autour d'elle,
si très finement divisée, elle homogénéise le combustible en le dispersant en très fines gouttes, augmentant sa surface pour s'évaporer et sa faculté d'inflammation et donc améliore la qualité de la combustion.
si peu divisée, l'explosion de grosses gouttes très violente disperse de grosses goutes de combustible loin, vers les zones froides l'empêchant de bruler correctement.
Le bois bien humide montre ce type de combustion incomplète.

[dedeleco]

chatelot16 écrit :

calorimetrie ? mettre une casserole au dessus de la flamme n'est pas vraiment de la calorimetrie ...
comment savoir quelle proportion de la chaleur chauffera la casserole ou sera perdue ?

un calorimètre n'est pas du tout une casserole sur la flamme !!
http://en.wikipedia.org/wiki/Calorimeter
http://fr.wikipedia.org/wiki/Calorim%C3%A8tre
On récupère toute la chaleur et tous les produits !!

Bomb calorimeters
Bomb calorimeter

A bomb calorimeter is a type of constant-volume calorimeter used in measuring the heat of combustion of a particular reaction. Bomb calorimeters have to withstand the large pressure within the calorimeter as the reaction is being measured. Electrical energy is used to ignite the fuel; as the fuel is burning, it will heat up the surrounding air, which expands and escapes through a tube that leads the air out of the calorimeter. When the air is escaping through the copper tube it will also heat up the water outside the tube. The temperature of the water allows for calculating calorie content of the fuel.

In more recent calorimeter designs, the whole bomb, pressurized with excess pure oxygen (typically at 30atm) and containing a known mass of sample (typically 1-1.5 g) and a small fixed amount of water (to absorb produced acid gases), is submerged under a known volume of water (ca. 2000 ml) before the charge is (again electrically) ignited. The bomb, with sample and oxygen, form a closed system - no air escapes during the reaction. The energy released by the combustion raises the temperature of the steel bomb, its contents, and the surrounding water jacket. The temperature change in the water is then accurately measured. This temperature rise, along with a bomb factor (which is dependent on the heat capacity of the metal bomb parts) is used to calculate the energy given out by the sample burn. A small correction is made to account for the electrical energy input, the burning fuse, and acid production (by titration of the residual liquid). After the temperature rise has been measured, the excess pressure in the bomb is released.

Basically, a bomb calorimeter consists of a small cup to contain the sample, oxygen, a stainless steel bomb, water, a stirrer, a thermometer, the dewar (to prevent heat flow from the calorimeter to the surroundings) and ignition circuit connected to the bomb.

Since there is no heat exchange between the calorimeter and surroundings → Q = 0 (adiabatic) ; no work performed → W = 0 Thus, the total internal energy change ΔU(total) = Q + W = 0

Also, total internal energy change ΔU(total) = ΔU(system) + ΔU(surroundings) = 0 → ΔU(system) = - ΔU(surroundings) = -Cv ΔT (constant volume → dV = 0)

where Cv = heat capacity of the bomb

Before the bomb can be used to determine heat of combustion of any compound, it must be calibrated. The value of Cv can be estimated by Cv (calorimeter) = m (water). Cv (water) + m (steel). Cv (steel)

m (water) and m (steel) can be measured;

Cv(water)= 1 cal/g.K

Cv(steel)= 0.1 cal/g.K

In laboratory, Cv is determined by running a compound with known heat of combustion value: Cv = Hc/ΔT

Common compounds are benzoic acid (Hc = 6318 cal/g), p-methyl benzoic acid (Hc = 6957 cal/g)

Temperature (T) is recorded every minute and ΔT = T(final) - T(initial)

A small factor contributes to the correction of the total heat of combustion is the fuse wire. Nickle fuse wire is often used and has heat of combustion = 0.9813 kcal/g

In order to calibrate the bomb, a small amount (~ 1 g) of benzoic acid, or p-methyl benzoic acid is weighed. A length of Nickle fuse wire (~10 cm) is weighed both before and after the combustion process. Mass of fuse wire burned Δm = m(before) - m(after)

The combustion of sample (benzoic acid) inside the bomb ΔHc = ΔHc (benzoic acid) x m (benzoic aicd) + ΔHc (Ni fuse wire) x Δm (Ni fuse wire)

ΔHc = Cv. ΔT → Cv = ΔHc/ΔT

Once Cv value of the bomb is determined, the bomb is ready to use to calculate heat of combustion of any compounds by ΔHc = Cv. ΔT

[4] [5]

[Alain G]

calorimetrie ? mettre une casserole au dessus de la flamme n'est pas vraiment de la calorimetrie ...

comment savoir quelle proportion de la chaleur chauffera la casserole ou sera perdue ?

ce n'est meme pas la peine de mesurer : la combustion du petrole produit l'energie qu'elle doit produire , la vaporisation de l'eau consomme l'energie prevue par l'energie de vaporisation , comme l'energie de combustion est largement superieure a l'energie de vaporisation de l'eau ca peut continuer a bruler

mais ce resultat est interressant : avec le bois par example , du bois vert qui contient moins d'eau que ton melange brule mal : l'humidité du bois ne fais pas que consommer un peu d'energie , ca sabote completement la combustion et une grosse partie du combustible part en fumé sans bruler

ton petrole a donc la qualité de bruler correctement melangé a de l'eau grace au detergent

Salut Chatelot!

Pas d'accord avec toi pour le bois humide! J 'ai longtemps chauffé au bois avec un poêle à combustion lente et je peut t'affirmer que si le poêle est capable d'atteindre une température élevé en combustion lente, un bois semi humide donne un meilleur rendement calorifique qu'un bois très sec.

Je te rapelle qu'un bon poêle a une tôle qui oblige la flamme et la fumée à se rejoindre pour obtenir une meilleur combustion car ça oblige la fumée à passer dans la flamme!