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chaudiere au butane

Posté par
lili56 01-04-13 à 14:24

Bonjour j'ai un problème avec mes exercices de chimie et j'aimerai avoir de l'aide svp

Une chaudiere à gaz est utilisé par une famille pour la production de son eau chaude sanitaire. Elle alimente un ballon de 80L dans lequel l'eau est stockée à 60°C.
La chaudiere fonctionne au gaz butane, qui arrive au bruleur avec un debit de 2,05 kg/h.

a. Ecrire l'equation chimique de combustion complete de ce gaz.
b. A l'aide d'un tableau d'avancement, determiner le volume de dioxygene par heure nécessaire au bon fonctionnement de cette chaudiere (on considerera que la temperature de la piece où est installée la chaudiere est de 20°C et que la pression qui y regne est de 1 bar). En déduire le volume d'air nécessaire. Quelles sont les conséquences pratiques de ce résultat ?
c. Calculer l'énergie que peut transférer cette chaudière à à l'environnement en 1 heure.
d. En considérant que toute cette energie sert à chauffer l'eau, quel temps est nécessaire à cette chaudière pour chauffer l'eau du ballon au démarage ? L'eau du ballon est considérée au départ à température ambiante (20°C)

Données :
Energie de combustion du butane : 47,6 MJ.kg-1 à 20°C
masses molaires : O2= 32g.mol-1, CO2 : 44g.mol-1, C4H10= 58g.mol-1, H2O : 18g.mol-1
Volume molaire des gaz à 20°C sous 1 bar : 24L.mol-1
masse volumique de l'eau : 1000 kg.m-3
capacité calorifique de l'eau : 4,18.10^3 J.kg-1.K-1
proportion de dioxygene dans l'air : 20%

j'ai deja fait la première question mais à partir de la deuxième je bloque.

Posté par
Aragornre : chaudiere au butane 01-04-13 à 18:11

Bonjour,
Qu'as-tu répondu à la 1ère question ?

Posté par
lili56re : chaudiere au butane 01-04-13 à 19:48

Bonjour,
jai mit que l'équation était la suivante :

2C4H10 + 1302 ----> 8C02 + 10H20

Posté par
Aragornre : chaudiere au butane 01-04-13 à 20:28

OK...
Il suffit de faire un tableau d'avancement sachant qu'il y a 2,05 kg/h pour le butane, soit \large \frac{2050}{58}\,=\,\frac{1025}{29}\,\,mol.
___

2\,C_4H_{10}+\,\,13\,O_2\rightarrow\,8\,CO_2+\,\,\,10\,H_2O
état initial\large \frac{1025}{29}\large n_{init}00
état intermédiaire\large \frac{1025}{29}\,-\,2\,x\large n_{init}\,-\,13\,x\large 8\,x\large 10\,x
état final\large \frac{1025}{29}\,-\,2\,x_{max}\,=\,0\,\Rightarrow\,x_{max}\,=\,\frac{1025}{58}\large n_{init}\,-\,13\,x_{max}\,=\,0\,\Rightarrow\,n_{init}\,=\,13\,x_{max}\large 8\,x_{max}\,=\,8\,\times\,\frac{1025}{29}\large 10\,x\,=\,10\,\times\,\frac{1025}{29}


\Large n_{init}\,=\,13\,x_{max}\,=\,13\,\frac{1025}{29}\,=\,4,6.10^{2}\,\,mol
D'où :
\Large V_{O_2}\,=\,24\,\times\,4,6.10^{2}\,=\,1,1.10^{4}\,\,L
Sachant que l'oxygène entre pour 20% environ dans la composition de l'air ==> volume d'air = ...

Posté par
lili56re : chaudiere au butane 01-04-13 à 20:35

Je n'ai pas compris pourquoi vous avez multiplié le volume de dioxygène par 24 ? c'est par 26 non ?

Posté par
Aragornre : chaudiere au butane 01-04-13 à 20:44

Dans l'énoncé :

Citation :
Volume molaire des gaz à 20°C sous 1 bar : 24 L.mol-1

Posté par
lili56re : chaudiere au butane 01-04-13 à 20:52

ah oui merci !

Donc sachant que l'oxygène entre pour 20% environ dans la composition de l'air ==> volume d'air = 1,1.104 *20/100 = 2,2.103 L
est-ce que c'est ça ?

Posté par
Aragornre : chaudiere au butane 01-04-13 à 21:17

Non, c'est plutôt :
\Large \frac{1,1.10^4\,\times\,100}{20}

Posté par
lili56re : chaudiere au butane 01-04-13 à 21:33

Oui donc le volume d'air nécessaire est de 5,5.104 L. Par contre je ne peux pas répondre a la dernière question du b) car je ne comprends pas ce qu'on me demande exactement mais je vais essayer la c)

V = 80*60 = 4,8.103 L

donc Q = 4,8.103*47.6 = 2,3.105 J.

Posté par
Aragornre : chaudiere au butane 02-04-13 à 11:47

La fin du b est un peu ambigüe mais je présume que, considérant le volume d'air nécessaire, cela implique la nécessité d'une ventilation efficace (renouvellement de l'air).
Je ne comprends pas : "V = 80*60 = 4,8.103 L".
Considérant que la chaudière brûle 2,05 kg/h de butane  et que l'énergie de combustion du butane est 47,6 MJ.kg-1,  \large W\,=\,47,6\times 2,05\,\,\,MJ


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