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ex chaudière à condensation

Posté par
technosp
26-12-18 à 17:24

Exercice 1. Chaudière à condensation
Données :   masse molaire M(O) = 16,0 g.mol-1   M(H) = 1,0 g.mol-1 M(C) = 12,0. g.mol-1  
Energie thermique dégagée lors de la condensation de 1 kg d'eau : Ethermique = 2,26 MJ.
Pouvoir calorifique du méthane : PC = 50 MJ.kg-1

Le chauffage d'une pièce d'un bâtiment est assuré par une chaudière à condensation fonctionnant au gaz de ville, le méthane de formule CH4. Le principe de la chaudière à condensation repose sur le refroidissement des gaz produits par la combustion du méthane provoquant ainsi la condensation de la vapeur d'eau produite. Cela permet de récupérer, en plus de la chaleur dégagée par la combustion, la chaleur dégagée par cette condensation.  

1- Dans la chaudière à condensation étudiée, identifier le combustible et le comburant nécessaires à la combustion ?
2- Écrire l'équation chimique de cette combustion supposée complète.
3- Cette chaudière consomme m = 1,6 kg de gaz de ville par heure. Déterminer, pour un an, la quantité de matière nméthane de méthane consommée
4- Montrer que, pour un an, la masse d'eau produite lors de la combustion est égale à 31,5 tonnes
5- Déterminer la quantité de chaleur dégagée par la combustion de gaz naturel pendant 1 an.  
6- Déterminer la quantité de chaleur récupérée par condensation de la vapeur d'eau.
7- Quelle économie d'énergie permet de réaliser une chaudière à condensation par rapport à une chaudière classique.

La chaudière se trouve dans une pièce qui mesure 5 m de long, 4 m de large et 3 m de haut.
8- Sachant que l'air contient 20 % en volume de dioxygène, quel est le volume de dioxygène dans cette pièce ?
9- La chaudière consomme environ 1m3 de dioxygène par heure. Au bout de combien de temps l'ensemble du dioxygène de la pièce sera-t-il épuisé ? Que risque-t-il de se passer et que doit-on faire pour remédier à ce problème ? *

Alors la je bloque totalement sur la question 4, je ne vois point ce qu' il faut faire.

voici mes réponses pour les trois premières questions:
1/ Pour une bonne combustion, il nous faut un combustible et un comburant, ici le combustible est le méthane de formule CH4 et comme comburant, on utilisera le dioxygène de formule O2.

2/ CH4+2(O2)-> CO2+2(H2O)

3/ On cheche la quantité de matière comsommée pour un an.
Dans un an, il y a 365 jours et dans un jour, il y a 24h. Soit 365*24=8760 heures.
On utilise 1,6kg de méthane par heure. On souhaite savoir ce poids à l'année donc on fait 1,6*8760=14016 kg de méthane pour un an.

On cherche la quantité de matière n(méthane).
n=m(en g)/M(en g/mol)
n=14016000/M(c)+M(h)*4
n=14016000/16
n=876000 mol
Pour un an, la quantité de matière n(méthane) de méthane est de 876000 mol.
4/ C'est ici que je bloque.

Pourriez-vous m'aider? merci d'avance.

Posté par
odbugt1
re : ex chaudière à condensation 26-12-18 à 17:37

Bonjour,

Retour à l'équation de combustion .
Combien de moles d'eau sont produites par la combustion de 876000 moles de méthane ?

Posté par
technosp
re : ex chaudière à condensation 26-12-18 à 18:04

Merci de me donner une autre piste mais j'ai essayé et, je ne vois toujours pas comment faire.  Faut-il utilisé la formule de n=m/M.
donc donner m=n*M.
J'ai calculé le gramme par mole de l'eau et cela donne 18 g/mol.
Je sais qu'il faudra que je multiplie par 2 le résultat car c'est dans l'équation de réaction.

Posté par
odbugt1
re : ex chaudière à condensation 26-12-18 à 18:15

Citation :

Je sais qu'il faudra que je multiplie par 2 le résultat car c'est dans l'équation de réaction.


Oui, c'est bien la bonne manière de faire.
L'équation de la réaction indique que pour chaque mole de méthane brûlée il est produit 2 moles d'eau.
Donc la combustion de 876000 moles de butane vont produire 2 * 876000 moles d'eau
En utilisant la masse molaire de l'eau tu obtiendras la masse de l'eau formée et tu pourras vérifier qu'elle est bien égale à 31,5 tonnes.

Posté par
technosp
re : ex chaudière à condensation 26-12-18 à 18:45

En partant du postula que 1,6*8760=14016 kg = 14 tonnes
Donc cela donne 8,76*105

pour l'eau il faut multiplier par 2 le résultat car on obtient 2 fois + d'eau.  
8,76*105*2=1,752*106
1,752*106*18(masse moléculaire de l'eau)=31.536*106 g
Cela donne 31.5 tonnes. C'est bon merci pour ton conseille.



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