alcane + oxygène gaz carbonique + eau

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Jean-Michel Grondin
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1 Bilan écologique de différents moyens de transport (TP3) Le corrigé Tourisme et développement durable Les carburants Un carburant est un produit combustible dont l énergie thermique va être transformée en énergie mécanique par un moteur. La plupart des carburants utilisés actuellement sont issus de la distillation du pétrole. Il y a notamment l essence et le diesel que l on utilise pour les voitures et le kérosène qui est le carburant des avions. Ces carburants sont des mélanges de divers composés : l essence contient principalement de l octane (C 8 H 18 ) et de l heptane (C 7 H 16 ), tandis que le diesel est un mélange d alcanes allant de C 15 H 3 à C 0 H 4 et le kérosène un mélange d alcanes allant de C 10 H à C 14 H 30. Réaction de combustion En présence de suffisamment d air, les alcanes brûlent en produisant du gaz carbonique et de l eau (combustion complète). Il se dégage beaucoup d énergie de cette réaction de combustion. alcane + oxygène gaz carbonique + eau Par souci de simplification, on considérera l essence comme de l octane pur (C 8 H 18 ), le diesel comme de l hexadécane (C 16 H 34 ) et le kérosène comme du dodécane (C 1 H 6 ). Equilibre la réaction de combustion de chacun de ces alcanes : C 8 H ,5 O 8 CO + 9 H O N oublie pas la loi de conservation de la matière : dans une réaction chimique, il n y a pas d atome créé ou d atome détruit. C 16 H ,5 O 16 CO + 17 H O C 1 H ,5 O 1 CO + 13 H O J.Chanex/

2 Calcul des émissions de CO par type de carburant A l aide d un tableau périodique des éléments, calcule la masse d une mole de : C 8 H 18 C 16 H 34 C 1 H 6 CO 8 1 g/mol g/mol g/mol + 1 g/mol g/mol 34 1 g/mol 6 1 g/mol 16 g/mol 114 g/mol 6 g/mol 170 g/mol 44 g/mol En t aidant de l équation de combustion, calcule la masse de CO émise par mole de : C 8 H 18 C 16 H 34 C 1 H 6 44 g/mol 8 moles 35 g 44 g/mol 16 moles 704 g 44 g/mol 1 moles 58 g Calcule la masse de CO rejetée par g de : C 8 H 18 C 16 H 34 C 1 H g C8H 35 g CO 18! x 3,09 g CO 1g C8H x g CO 18 6 g C16H 704 g CO 34 1 g C16H x g CO! x 3,1 g CO g 58 g C1H CO 6! x 3,11 g CO 1 g C1H x g CO 6 Sachant que la masse volumique de l essence est de 0,74 kg/l, que celle du diesel est de 0,85 kg/l et que celle du kérosène est de 0,8 kg/l, calcule la masse de CO rejetée par l de : C 8 H 18 C 16 H 34 C 1 H 6 1g C8H18 0,74 kg C8H 3,09 g CO x kg CO! x,9 kg CO 18 1 g C16H34 3,1 g CO 0,85 kg C16H x kg CO! x,65 kg CO 34 1 g C1H6 3,11 g CO 0,8 kg C1H x kg CO! x,49 kg CO 6 La combustion de 1 l d essence produit,9 kg de CO. La combustion de 1 l de diesel produit,65 kg de CO. La combustion de 1 l de kérosène produit,49 kg de CO. J.Chanex/

3 La voiture Fiche technique d une Renault Clio III Vitesse maximale 167 km/h km/h 13,4 s Puissance 75 CH Consommation moyenne 5,9 l/100km Cylindrée 1149 cm 3 Carburant Essence Fiche technique d une Volkswagen Polo Trendline 1400 TDI FAP Vitesse maximale 164 km/h km/h 14,6 s Puissance 70 CH Consommation moyenne 4,5 l/100km Cylindrée 14 cm 3 Carburant Diesel Pour les deux voitures proposées, calcule la quantité de CO rejetée par km et par passager si on suppose que la voiture transporte personnes : Renault Clio III VW Polo Trendline 1400 TDI FAP 5,9 l/100 km,9 kg CO /l 135 g CO /km 135 g CO /km : 67,5 g CO /km passager 4,5 l/100 km,65 kg CO /l 119 g CO /km 119 g CO /km : 59,5 g CO /km passager Les sites des constructeurs automobiles indiquent 139 g CO /km pour la Renault Clio et 13 g CO /km pour la Volkswagen Polo. Ainsi, nos calculs (135 g CO /km pour la Renault et 119 g CO /km pour la VW) donnent une bonne approximation de la réalité. J.Chanex/

4 L avion Fiche technique d un Boeing Capacité du réservoir 6'00 l Rayon d action 5'665 km Vitesse moyenne 0,785 Mach Nombre de passagers 189 Calcule la consommation de kérosène de cet avion par km : 600 l : 5665 km 4,6 l/km Si on suppose que l avion est rempli à 50 %, quelle est la quantité de CO rejetée par voyageur et par km? 4,6 l/km,49 kg CO /l : (189 passagers 50%) 11 g CO /km passager L Ademe (Agence de l Environnement et de la Maîtrise de l Energie) indique des émissions de 148 g CO /km passager pour des vols court courrier ( 1000 km) et de 134 g CO /km passager pour des vols long courrier (>1000 km) en tenant compte d un remplissage moyen de l avion. Nos calculs donnent donc une approximation légèrement inférieure à la réalité. L Ademe fait une distinction en fonction de la distance de vol, car, lors du décollage et de l atterrissage, un avion brûle plus de kérosène que durant le reste du vol et cette consommation lors du décollage et de l atterrissage a un impact plus important sur la consommation globale lors d un vol court que lors d un vol long. Nous n avons pas tenu compte de cette consommation au décollage et à l atterrissage dans nos calculs, ce qui explique que nos résultats soient inférieurs à la réalité. Le train Un train émet une moyenne de 5,6 g CO /km passager pour un remplissage moyen du train. Comme il est beaucoup plus complexe de calculer les émissions de CO pour les trains, on se contentera d utiliser les données fournies par l Ademe. Un indicateur climatique a été calculé pour la France et la Suisse. En effet, les trajets suisses ont été traités comme des prolongements des trajets en France, car les émissions de CO pour la production électrique sont comparables entre les deux pays. En tenant compte des émissions moyennes de chacun des types de train et de la répartition des trajets par type de train, on trouve un indice climatique de 5,38 g CO /km passager. 60 % des trajets se font en France et en Suisse et 40 % vers les pays voisins ou proches (Allemagne, Belgique, Espagne, Italie, Luxembourg, Pays-Bas, Royaume-Uni). J.Chanex/

5 Pour les pays proches, l indice climatique est de 56 g CO /km passager, ce qui donne une valeur globale de : 5,38 60% % 5,6 g CO /voyageur km Récapitulation Moyen de transport Quantité de CO émis par km et par passager Voiture à essence (Clio) 67,5 Voiture diesel (Polo) 59,5 Avion 11 Train 5,6 Bilan Quelles conclusions peux-tu tirer de cette comparaison des différents moyens de transport? Le train est le moyen de transport qui émet le moins de CO. Une voiture diesel émet moins de CO qu une voiture à essence. L avion est le moyen de transport qui émet le plus de CO. De quoi dois-tu aussi tenir compte lorsque tu choisis un moyen de transport pour un voyage? du coût du voyage par rapport au budget de la durée du trajet par rapport à la durée des vacances J.Chanex/

6 Auteurs Sources : Agence de l Environnement et de la Maîtrise de l Energie (Ademe), Méthodologie de calcul des émissions de CO associées aux déplacements, 006 Auteur Mandant Expertise scientifique Expertise pédagogique Date de la dernière modification J.Chanex, [email protected] DICS FED FED 13 mars 009 Copyright Friportal, Fribourg 009 J.Chanex/

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