BILAN CARBONE

P4 : L'habitat
C4 : Le chauffage d'une habitation
Activité documentaire n°5
BILAN CARBONE
Compétences mises en jeu durant l'activité :
Compétences générales :
✔
Etre autonome
✔
S'impliquer
Compétence(s) spécifique(s) :
✔
Ecrire l'équation chimique de la réaction de combustion d'un hydrocarbure ou d'un
biocarburant et effectuer un bilan de matière.
But
•
Déterminer la masse de dioxyde de carbone émis lors d'une combustion.
Doc.1 : Quantité de matière et masse
La quantité de matière n d'un échantillon de masse m d'entités chimiques de masse molaire M
s'exprime par :
m
n =
M
n en mole (mol)
m en gramme (g)
M en gramme par mole (g.mol-1)
Doc.2 : Quantité de matière et volume
Pour les composés liquides de masse volumique ρ =
m
, on accède à la quantité de
V
matière n à partir du volume de l'échantillon par :
ρ × V
n =
M
n en mole (mol)
ρ en gramme par litre (g.L-1)
V en litre (L)
M en gramme par mole (g.mol-1)
sciences physiques et chimiques – Première STI2D
http://cedric.despax.free.fr/physique.chimie/
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Pour les gaz, la quantité de matière d'un échantillon de volume V est donnée par :
n =
V
Vm
n en mole (mol)
V en litre (L)
Vm en litre par mole (L.mol-1)
A température et pression donnée, le volume molaire est indépendant de la nature du gaz.
Doc.3 : Le pouvoir calorifique des combustibles courants
Le pouvoir calorifique d'un combustible (ou PC) est l'énergie que peut fournir la combustion
complète d'un kilogramme de combustible, il s'exprime en J.kg-1.
La valeur du pouvoir calorifique d'un combustible dépend de l'état, vapeur ou liquide, dans
lequel se trouve l'eau produite par la combustion en fin de transformation.
On distingue ainsi :
•
le PCI (pouvoir calorifique inférieur), lorsque l'eau se trouve à l'état gazeux ;
•
le PCS (pouvoir calorifique supérieur) lorsqu'un dispositif de condensation de l'eau
produite sous forme de vapeur, permet de récupérer l'énergie libérée par le changement
d'état.
Le PC du bois diminue fortement avec son taux d'humidité.
Pour le gaz de ville (essentiellement du méthane), le PC est exprimé en kWh.m-3.
Le PCS du gaz naturel distribué en France : entre 9,5 et 12,8 kWh.m -3 selon la provenance du
gaz.
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Doc.4 : Consommation moyenne d'énergie d'un logement en France
Livre de physique chimie de 1STI2D Hachette (Collection Durandeau)
Doc.5 : Gaz à effet de serre (GES)
Les diagnostiques de performance énergétique (DPE) incluent une estimation de la masse de
gaz à effet de serre (CO2) émis par m2 et par an.
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Questions :
On se place dans le cas d'un logement identique à celui du Doc.4.
Dans un premier temps, ce logement est équipé d'une chaudière à gaz pour le chauffage et
l'eau chaude sanitaire.
1. Quel volume de gaz de ville ce logement consomme-t-il par an ?
2. En déduire la quantité de matière de méthane brulé par an dans la chaudière.
3. Ecrire l'équation chimique de la réaction de combustion du méthane.
4. En déduire le nombre de mole de CO2 produit par an puis sa masse. Conclure.
Maintenant, ce logement est équipé d'une chaudière à bois pour le chauffage et l'eau chaude
sanitaire.
On peut considérer que le bois est uniquement constitué de cellulose de formule brute C6H10O5.
5. Quelle masse de bois ce logement consomme-t-il par an ?
6. En déduire la quantité de matière de cellulose brulé par an dans la chaudière.
7. Ecrire l'équation chimique de la réaction de combustion de la cellulose.
8. En déduire le nombre de mole de CO2 produit par an puis sa masse. Conclure.
9. Quelle chaudière permet de limiter l'impact carbone ? Pourquoi ?
Données :
•
Masse molaire atomique du carbone : M(C) : 12 g.mol-1
•
Masse molaire atomique de l'hydrogène: M(H) : 1 g.mol-1
•
Masse molaire atomique de l'oxygène : M(O) : 16 g.mol-1
•
Volume molaire dans les condition normales de température et de pression :
Vm = 24 L.mol-1
•
1 kWh = 3,6 MJ
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