La chimie à l’école — Années 1 à 12 · Grades 1–12
5La combustion : ce dont un feu a besoin
Un feu de camp, à la tombée du jour. Il lui a fallu du bois sec, une allumette pour démarrer, et le vent qui le traverse le garde bien vif. Au bout d’une heure, les bûches ne sont plus que des braises rougeoyantes et de la cendre blanche, et une fumée grise s’est envolée dans le ciel. Où le bois est-il passé ? De quoi un feu a-t-il besoin, et que laisse-t-il derrière lui ?
Rappel
L’air est un mélange de gaz : environ quatre cinquièmes d’azote et un cinquième d’oxygène, avec un peu d’argon et de dioxyde de carbone. Une flamme prend l’oxygène de l’air qui l’entoure ; une bougie sous un bocal s’éteint quand il reste trop peu d’oxygène (Chapitre 4).
5.1 Les combustibles
Définition 5.1 (Combustible)
Un combustible est un matériau qui peut brûler en dégageant de la chaleur et de la lumière : le bois, le papier, le charbon, la cire de bougie, le gaz d’une cuisinière, l’essence, le fioul.
Exemple 5.2 (Combustibles solides, liquides et gazeux)
Le bois, le papier, le charbon et la cire de bougie sont des combustibles solides. L’essence et le fioul sont des combustibles liquides. Le gaz d’une cuisinière et le gaz d’un briquet sont des combustibles gazeux.
Remarque 5.3 (Tout ne brûle pas)
La pierre, le sable, le verre et l’eau ne brûlent pas : ce ne sont pas des combustibles. C’est pourquoi une cheminée est construite en pierre ou en brique, et pourquoi on utilise le sable et l’eau pour éteindre les feux.
5.2 Le triangle du feu
Définition 5.4 (Triangle du feu)
Un feu a besoin de trois choses en même temps : un combustible, de l’oxygène venu de l’air, et de la chaleur pour démarrer. On représente ces trois choses comme les trois côtés d’un triangle, le triangle du feu. S’il manque un côté, il n’y a pas de feu.
Exemple 5.5 (Craquer une allumette)
On frotte la tête d’une allumette sur le côté de sa boîte. Le frottement la chauffe assez pour qu’elle se mette à brûler : c’est le côté chaleur du triangle. Le bois de l’allumette est le combustible, et l’air apporte l’oxygène.
Exemple 5.6 (Souffler sur des braises)
Des braises rougeoyantes qui semblent presque éteintes se rallument en flammes quand quelqu’un souffle dessus : le souffle apporte plus d’air, donc plus d’oxygène, au combustible encore chaud.
5.3 Brûler fabrique de nouvelles substances
Définition 5.7 (Brûler, combustion)
Un combustible brûle quand il prend de l’oxygène à l’air en dégageant de la chaleur et de la lumière. Les chimistes appellent cela une combustion. Pendant une combustion, le combustible et l’oxygène sont consommés, et de nouvelles substances apparaissent : de la fumée, de la cendre, du dioxyde de carbone et de la vapeur d’eau.
Proposition 5.8 (Une combustion ne peut pas être défaite)
La cendre et la fumée d’un feu ne redeviennent pas du bois, même si l’on attend très longtemps. Brûler fabrique de nouvelles substances qui n’existaient pas avant ; le combustible a disparu pour de bon.
Au laboratoire — Un verre froid au-dessus d’une bougie
L’enseignant tient un instant un bécher en verre froid et sec, retourné, au-dessus de la flamme d’une bougie. L’intérieur du verre se couvre de buée, de minuscules gouttelettes d’eau : la vapeur d’eau produite par la bougie qui brûle est redevenue liquide sur le verre froid. Une bougie qui brûle fabrique de l’eau, et aussi du dioxyde de carbone, que l’on peut mettre en évidence par un test vu dans un chapitre suivant.
Exemple 5.9 (Ce que devient une bûche)
Une bûche de quelques kilogrammes se réduit en brûlant à un petit tas de cendre. La plus grande partie du bois n’a pas disparu : avec l’oxygène de l’air, elle est devenue de la fumée, du dioxyde de carbone et de la vapeur d’eau, qui sont des gaz et s’en vont dans le ciel.
5.4 Éteindre un feu
Méthode 5.10 (Éteindre un feu : enlever un côté)
Pour éteindre un feu, on enlève un côté du triangle du feu :
- enlever l’oxygène : couvrir le feu avec une couverture anti-feu, un couvercle ou du sable, pour que l’air ne puisse plus l’atteindre ;
- enlever la chaleur : verser de l’eau sur du bois ou du papier qui brûle, ce qui le refroidit au-dessous du point où il peut brûler ;
- enlever le combustible : fermer le robinet du gaz, ou débroussailler les plantes sèches autour d’un feu de forêt.
5.5 La sécurité face au feu
Remarque 5.11 (Jamais d’eau sur une poêle d’huile en feu)
Si l’huile d’une poêle prend feu, il ne faut surtout pas jeter d’eau dessus : l’eau bout aussitôt sous l’huile et projette de l’huile en feu hors de la poêle. Un adulte coupe le gaz ou la plaque, et couvre la poêle avec un couvercle ou une couverture anti-feu.
Sécurité
Le gaz d’un briquet ou d’une cartouche de camping est du butane. Son pictogramme en forme de flamme (GHS02) signifie : extrêmement inflammable, tenir à l’écart des flammes et des étincelles. Le pictogramme en forme de bouteille de gaz (GHS04) signifie : un gaz conservé sous pression.
Proposition 5.12 (Que faire en cas d’incendie)
La fumée est le premier danger d’un incendie : elle est chaude, elle cache la sortie et elle est toxique à respirer. Un détecteur de fumée fixé au plafond sonne très fort dès que la fumée l’atteint. En cas d’incendie : sors, baisse-toi sous la fumée, ferme les portes derrière toi, et appelle les pompiers une fois dehors. Ne rentre jamais.
5.6 Exercices
Exercice 5.1 ★
Nomme les trois côtés du triangle du feu.
Solution
Solution de Exercice 5.1.
Le combustible, l’oxygène (de l’air) et la chaleur (pour démarrer le feu).
Exercice 5.2 ★
Lesquels de ces matériaux sont des combustibles : le bois, le sable, la cire de bougie, le verre, l’essence, l’eau, le papier ?
Solution
Solution de Exercice 5.2.
Le bois, la cire de bougie, l’essence et le papier sont des combustibles. Le sable, le verre et l’eau ne brûlent pas.
Exercice 5.3 ★
On jette une couverture anti-feu sur un petit feu. Quel côté du triangle du feu enlève-t-elle ?
Exercice 5.4 ★
Des pompiers arrosent d’eau une cabane en feu. Quel côté du triangle du feu l’eau enlève-t-elle ?
Solution
Solution de Exercice 5.4.
La chaleur : l’eau refroidit tant le bois en feu qu’il ne peut plus brûler.
Exercice 5.5 ★
Nomme trois nouvelles substances fabriquées quand le bois brûle.
Solution
Solution de Exercice 5.5.
Trois parmi : la cendre, la fumée, le dioxyde de carbone, la vapeur d’eau.
Exercice 5.6 ★
Pourquoi des braises rougeoyantes se rallument-elles quand on souffle dessus ?
Solution
Solution de Exercice 5.6.
Souffler apporte plus d’air, donc plus d’oxygène, au combustible chaud, et il se remet à brûler.
Exercice 5.7 ★
Un verre froid tenu au-dessus d’une bougie se couvre de buée. Quelle nouvelle substance la bougie a-t-elle fabriquée ?
Solution
Solution de Exercice 5.7.
De l’eau : la cire qui brûle fabrique de la vapeur d’eau, qui se transforme en gouttelettes sur le verre froid.
Exercice 5.8 ★
Que dois-tu faire en premier si un détecteur de fumée se déclenche et que tu vois de la fumée ?
Solution
Solution de Exercice 5.8.
Sortir, en restant baissé sous la fumée et en fermant les portes derrière soi, puis appeler les pompiers une fois dehors.
Exercice 5.9 ★
Regarde la figure aux trois petits triangles. Quel côté est barré quand on ferme le gaz ?
Solution
Solution de Exercice 5.9.
Le côté combustible : une fois le gaz fermé, le feu n’a plus rien à brûler.
Exercice 5.10 ★★
Pour arrêter un feu de forêt, les pompiers abattent parfois une large bande d’arbres devant lui. Quel côté du triangle du feu enlèvent-ils ?
Solution
Solution de Exercice 5.10.
Le combustible : comme il n’y a plus d’arbres dans la bande, le feu manque de combustible quand il l’atteint.
Exercice 5.11 ★★
Une bûche pèse beaucoup plus lourd que sa cendre. Une partie de la bûche a-t-elle disparu ? Explique où elle est passée.