alcane + oxygène → gaz carbonique + eau

Bilan écologique de différents moyens de transport (TP3) Le corrigé
Tourisme et développement durable
Les carburants
Un carburant est un produit combustible dont l’énergie thermique va être
transformée en énergie mécanique par un moteur.
La plupart des carburants utilisés actuellement sont issus de la distillation du
pétrole. Il y a notamment l’essence et le diesel que l’on utilise pour les voitures et
le kérosène qui est le carburant des avions.
Ces carburants sont des mélanges de divers composés : l’essence contient
principalement de l’octane (C8H18) et de l’heptane (C7H 16), tandis que le diesel est
un mélange d’alcanes allant de C15H32 à C20H42 et le kérosène un mélange
d’alcanes allant de C10H22 à C 14H30.
Réaction de
combustion
En présence de suffisamment d’air, les alcanes brûlent en produisant du gaz
carbonique et de l’eau (combustion complète). Il se dégage beaucoup d’énergie
de cette réaction de combustion.
alcane + oxygène  gaz carbonique + eau
Par souci de simplification, on considérera l’essence comme de l’octane pur
(C8H18), le diesel comme de l’hexadécane (C16H34) et le kérosène comme du
dodécane (C12H26).
Equilibre la réaction de combustion de chacun de ces alcanes :
C8H18 + 12,5 O2  8 CO2 + 9 H2O
N’oublie pas la loi de
conservation de la matière :
dans une réaction chimique,
il n’y a pas d’atome créé ou
d’atome détruit.
C16H34 + 24,5 O2  16 CO2 + 17 H2O
C12H26 + 18,5 O2  12 CO2 + 13 H2O
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Calcul des
émissions de CO2
par type de
carburant
A l’aide d’un tableau périodique des éléments, calcule la masse d’une mole de :
C8H18
C16H34
C12H26
CO2
8 · 12 g/mol +
16 · 12 g/mol +
12 · 12 g/mol +
12 g/mol +
18 · 1 g/mol =
34 · 1 g/mol =
26 · 1 g/mol =
2 · 16 g/mol =
114 g/mol
226 g/mol
170 g/mol
44 g/mol
En t’aidant de l’équation de combustion, calcule la masse de CO2 émise par mole
de :
C8H18
C16H34
C12H26
44 g/mol · 8 moles =
44 g/mol · 16 moles =
44 g/mol · 12 moles =
352 g
704 g
528 g
Calcule la masse de CO2 rejetée par g de :
C8H18
C16H34
114 g C8H18 1 g C8H18
=
352 g CO 2
x g CO 2
226 g C16H34 1 g C16H34
=
704 g CO2
x g CO2
! x = 3,09 g CO 2
! x = 3,12 g CO2
C12H26
170 g C12H26 1 g C12H26
=
528 g CO2
x g CO2
! x = 3,11 g CO2
Sachant que la masse volumique de l’essence est de 0,74 kg/l, que celle du diesel
est de 0,85 kg/l et que celle du kérosène est de 0,8 kg/l, calcule la masse de CO2
rejetée par l de :
C8H18
C16H34
C12H26
1 g C8H18
0,74 kg C8H18
=
3,09 g CO 2
x kg CO 2
1 g C16 H34
0,85 kg C16 H34
=
3,12 g CO 2
x kg CO 2
1 g C12H26
0,8 kg C12H26
=
3,11 g CO2
x kg CO2
! x = 2,29 kg CO 2
! x = 2,65 kg CO 2
! x = 2,49 kg CO2
La combustion de 1 l d’essence produit 2,29 kg de CO2.
La combustion de 1 l de diesel produit 2,65 kg de CO2.
La combustion de 1 l de kérosène produit 2,49 kg de CO2.
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La voiture
Fiche technique d’une Renault Clio III
Fiche technique d’une Volkswagen
Polo Trendline 1400 TDI FAP
Vitesse maximale
167 km/h
0-100 km/h
13,4 s
Puissance
75 CH
Consommation moyenne
5,9 l/100km
Cylindrée
1149 cm
Carburant
Essence
Vitesse maximale
164 km/h
0-100 km/h
14,6 s
Puissance
70 CH
Consommation moyenne
4,5 l/100km
Cylindrée
1422 cm
Carburant
Diesel
3
3
Pour les deux voitures proposées, calcule la quantité de CO2 rejetée par km et par
passager si on suppose que la voiture transporte 2 personnes :
Renault Clio III
VW Polo Trendline 1400 TDI FAP
5,9 l/100 km · 2,29 kg CO2/l =
4,5 l/100 km · 2,65 kg CO2/l =
135 g CO2/km
119 g CO2/km
135 g CO2/km : 2 =
119 g CO2/km : 2 =
67,5 g CO2/km·passager
59,5 g CO2/km·passager
Les sites des constructeurs automobiles indiquent 139 g CO2/km pour la Renault
Clio et 123 g CO2/km pour la Volkswagen Polo. Ainsi, nos calculs (135 g CO2/km
pour la Renault et 119 g CO2/km pour la VW) donnent une bonne approximation
de la réalité.
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L’avion
Fiche technique d’un Boeing 737 – 800
Capacité du réservoir
26'020 l
Rayon d’action
5'665 km
Vitesse moyenne
0,785 Mach
Nombre de passagers
189
Calcule la consommation de kérosène de cet avion par km :
26020 l : 5665 km = 4,6 l/km
Si on suppose que l’avion est rempli à 50 %, quelle est la quantité de CO2 rejetée
par voyageur et par km ?
4,6 l/km · 2,49 kg CO2/l : (189 passagers · 50%) = 121 g CO2/km·passager
L’Ademe (Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie) indique des
émissions de 148 g CO2/km·passager pour des vols court courrier (≤1000 km) et
de 134 g CO2/km·passager pour des vols long courrier (>1000 km) en tenant
compte d’un remplissage moyen de l’avion. Nos calculs donnent donc une
approximation légèrement inférieure à la réalité.
L’Ademe fait une distinction en fonction de la distance de vol, car, lors du
décollage et de l’atterrissage, un avion brûle plus de kérosène que durant le reste
du vol et cette consommation lors du décollage et de l’atterrissage a un impact
plus important sur la consommation globale lors d’un vol court que lors d’un vol
long. Nous n’avons pas tenu compte de cette consommation au décollage et à
l’atterrissage dans nos calculs, ce qui explique que nos résultats soient inférieurs
à la réalité.
Le train
Un train émet une moyenne de 25,6 g CO2/km·passager pour un remplissage
moyen du train.
Comme il est beaucoup plus complexe de calculer les émissions de CO2 pour les
trains, on se contentera d’utiliser les données fournies par l’Ademe. Un indicateur
climatique a été calculé pour la France et la Suisse. En effet, les trajets suisses
ont été traités comme des prolongements des trajets en France, car les émissions
de CO2 pour la production électrique sont comparables entre les deux pays. En
tenant compte des émissions moyennes de chacun des types de train et de la
répartition des trajets par type de train, on trouve un indice climatique de 5,38 g
CO2/km·passager. 60 % des trajets se font en France et en Suisse et 40 % vers
les pays voisins ou proches (Allemagne, Belgique, Espagne, Italie, Luxembourg,
Pays-Bas, Royaume-Uni).
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Pour les pays proches, l’indice climatique est de 56 g CO2/km·passager, ce qui
donne une valeur globale de :
5,38 · 60% + 56 · 40% = 25,6 g CO2/voyageur·km
Récapitulation
Bilan
Moyen de transport
Quantité de CO2 émis par km et par passager
Voiture à essence (Clio)
67,5
Voiture diesel (Polo)
59,5
Avion
121
Train
25,6
Quelles conclusions peux-tu tirer de cette comparaison des différents moyens de
transport ?
Le train est le moyen de transport qui émet le moins de CO2.
Une voiture diesel émet moins de CO2 qu’une voiture à essence.
L’avion est le moyen de transport qui émet le plus de CO2.
De quoi dois-tu aussi tenir compte lorsque tu choisis un moyen de transport pour
un voyage ?
du coût du voyage par rapport au budget
de la durée du trajet par rapport à la durée des vacances
…
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Auteurs
Sources : 1. www.ac-nancy-metz.fr/enseign/svt
2. www.eduquer-au-developpement-durable.com
3. Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie (Ademe),
Méthodologie de calcul des émissions de CO2 associées aux
déplacements, 2006
Auteur
J.Chanex, [email protected]
Mandant
DICS
Expertise scientifique
FED
Expertise pédagogique
FED
Date de la dernière
modification
13 mars 2009
Copyright
Friportal, Fribourg 2009
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