Danger des explosions : mélange stoechiométrique O2/butane

[znamrv]

Tiens un article dans le BUP ? pourquoi pas... J'ai une version collège détaillée et une version lycée détaillée, ça peut les intéresser tu penses ?

Ben ouais carrément ! C'est un protocole top pour aborder la stoechiométrie, une notion plus que délicate à faire passer sans ça !
Par contre faudra m'expliquer le coup de ne pas se boucher les oreilles, oreilles et bouche ouverte les forces se compensent, oreilles et bouche fermés aussi, non ?

[Aranel53]

Le fait de laisser ouverte la bouche permettrait d'éviter la surpression sur le tympan. Si on bouche on enferme l'air et lors du passage de l'onde de choc, c'est le tympan qui morfle. Si on ouvre la bouche en avançant la mâchoire jusqu'à ce que on entende un petit "chniook" dans l'oreille, on ouvre le "canal chais pas quoi" (comme quand on avale sa salive pur équilibrer les pressions en montagne ou en avion) et c'est moins dangereux pour le tympan. Bon ensuite c'est ce qui est pratiqué dans les milieux qui pratiquent le tir au canon à la poudre noire mais rien ne vaut un bon casque anti-bruit...
Il faudrait que je vérifie un jour le bien fondé de cette pratique quand même, je m'en sers aussi pour garder les élèves attentifs et l'explication me "parait logique" mais je n'ai pas de source médicale de ce que j'avance et que je ne connais que par usage du temps de ma jeunesse folle.

[supersid]

Bonjour
Ca fait un bout de temps que je veux proposer ce TP, un grand merci pour vos explications bien claires.
Testé hier en labo, ça semble très prometteur, je me lance demain avec les 1ere SPÉ, en croisant les doigts pour que tout fonctionne sans pépin ( j'ai un groupe de 14, ils sont sérieux). Je vous fait un retour dès que possible.
Par contre j'ai une question, sans aucun doute idiote puisque pour tout le monde cela semble aller de soi : pourquoi le butane pur brule et le mélange stoechio explose ?
Merci pour vos réponses !

[Aranel53]

Et bien l'explication que je donnerais serait que ça vient principalement de la vitesse de la réaction chimique.

Pour le butane pur, il faut attendre que le dioxygène de l'air se mélange au butane pour que la combustion puisse se faire, il y a donc une flamme orange de combustion incomplète, de la fumée, bref c'est "lent" et ça manque de dioxygène.
Avec le mélange stœchiométrique, tous les réactifs sont disponibles à portée de main et la combustion est extrêmement courte ce qui forme un front de flamme très rapide donc une onde de compression de l'air en raison de l'augmentation importante du volume total en un temps très bref. (augmentation par l'augmentation nu nombre de molécules et surtout la température des produits de combustion).

Le phénomène de changement de vitesse de combustion se voit aussi en comparant un bic et un briquet type chalumeau qui permet une flamme de pré-mélange bien bleue comme pour une gazinière.

[Aranel53]

J'avais refait une version "large" à mettre sous pochette plastique sur les tables, je peux la modifier si besoin !
(lien vers le pdf au dessus de l'aperçu ci dessous)

[physix]

La version avec un tube en verre que je ne ferai plus jamais. Je me demande encore pourquoi on faisait ça avant.
https://www.youtube.com/watch?v=euStZAPyX3E

La version "bulles de savon" qui marche bien quand on a tâtonné un peu pour trouver les bonnes proportions. Le mélange du briquet n'est, en effet, pas fiable.
https://www.youtube.com/watch?v=DexMfbXSQHs

[supersid]

Merci pour vos explications, et surtout pour cette bonne idée de TP. Ça a donné un coup de frais au cours après deux longues et pénibles séances d'étude de chronophotographie (le chapitre précédent sur la deuxième loi de Newton) ...

J'ai expliqué la différence combustion/explosion avec une approche "surface de contact", en prenant l'exemple de la combustion d'une buche vs poussière de bois et aussi la dissolution d'un gros morceau de sucre vs sucre en poudre.

En reprenant le sujet et le protocole d'Aranel, tout s'est très bien passé : de belles combustions, puis de belles détonations. Une petite panique pour les premiers qui ont réussi mais pas de blessé

J'ai fait les modif suivantes :
- Au lieu d'un gobelet j'ai utilisé une coupelle de pesée en plastique (moins de liquide vaisselle)
- J'ai utilisé des seringues de 10 mL (plus facile pour les proportions, la détonation n'était pas non plus phénoménale car ils n'ont pas réussi a faire une seule très grosse bulle, je ne tenterai pas le diable en prenant du vrai liquide à bulle par contre)
- Je ne fait pas vider l'eau restante dans la seringue.
- J'ai ajouté une phase "entraînement" au début, avec une seringue pleine d'air.
On a fait un bilan après l'étude de document sur les dangers des explosions puis après la phase "butane pur", pour se mettre d'accord sur les proportions.
La notion de stoechiométrie est vraiment bien passée. Le TP est complet, la méthode par déplacement d'eau prend vraiment son sens, la collaboration dans le binôme doit être impeccable pour avoir de beaux résultats.

@Aranel : Ils sont superbes ces schémas ! Tu utilises un logiciel particulier?

[znamrv]

La version avec un tube en verre que je ne ferai plus jamais. Je me demande encore pourquoi on faisait ça avant.

C'est le protocole décrit par Lavoisier Le texte 13 du Traité Elémentaire de Chimie de Lavoisier, paru en 1789, a pour titre : Analyse
et synthèse de l'eau. (extrait cité dans le doc joint)

Je m'amuse avec ce TP en BTS... Et sinon, un petit article BUP ?

[xavier29]

Je fais ce TP en fin de 3e, c'est un bon récapitulatif. Ils ne le font pas tous en même temps ce qui me permet de leur mettre des protections auditives, indispensables dans certains cas où les bulles sont grosses et le mélange stoechiométrique parfait.