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Les combustions

Observer une combustion et identifier les produits formés.

Chimie 6ème Chapitre 7 / 7 ⏱ 5 h

Ce que tu sauras faire à la fin

  • Décrire une combustion complète
  • Reconnaître le dioxyde de carbone à l'eau de chaux
  • Appliquer les règles de prévention des incendies

Souffle une bougie d’anniversaire, regarde une casserole chauffer sur un réchaud à gaz, ou pense à un feu de camp qui crépite le soir : dans chaque cas, quelque chose brûle. Mais que se passe-t-il vraiment, à l’intérieur d’une flamme ? Pourquoi un feu s’éteint-il tout seul si on le recouvre ? Pourquoi certaines fumées sont-elles dangereuses ?

Ce chapitre répond à ces questions. Tu vas apprendre à observer une combustion comme un vrai chimiste : identifier ce qui brûle, reconnaître les produits invisibles qu’elle fabrique, et surtout comprendre les trois conditions sans lesquelles aucun feu ne peut exister. C’est une connaissance précieuse : elle explique pourquoi certains gestes sauvent des vies, et pourquoi d’autres sont extrêmement dangereux.

Car le feu est partout dans ta vie quotidienne — pour cuisiner, s’éclairer, se chauffer — mais un feu mal maîtrisé reste l’une des causes d’accidents les plus fréquentes à la maison. Comprendre la chimie du feu, c’est donc aussi apprendre à s’en protéger, et à protéger les autres.

1Combustible et comburant

Définition

Une combustion est une réaction chimique au cours de laquelle une substance brûle en présence de dioxygène, en dégageant de la chaleur et, le plus souvent, de la lumière sous forme de flamme.

La substance qui brûle s’appelle le combustible. Le gaz qui permet la combustion s’appelle le comburant : dans la vie de tous les jours, c’est presque toujours le dioxygène contenu dans l’air.

Retiens bien l’image suivante : une combustion, c’est une rencontre. Le combustible seul ne brûle pas ; le comburant seul ne brûle pas non plus. Il faut les deux ensemble, et une source de chaleur pour démarrer la réaction — par exemple l’étincelle d’un briquet.

SituationCombustibleComburant
Bougie alluméela cirele dioxygène de l’air
Feu de boisle boisle dioxygène de l’air
Réchaud à gazle butanele dioxygène de l’air
Brasero à charbonle charbon de boisle dioxygène de l’air
Attention

Ne confonds jamais les deux mots. Le combustible, c’est ce qui disparaît en brûlant (la cire fond puis s’évapore). Le comburant, c’est ce qui rend la combustion possible — tu ne le vois pas, mais sans lui, rien ne brûle.

1.1  La flamme de la bougie

Observe attentivement une bougie allumée : sa flamme n’est pas uniforme. Elle est formée de plusieurs zones, chacune avec une couleur et une température différentes.

Les zones de la flamme d’une bougie zone lumineuse (jaune-orangé)suie chauffée à blanc : donne la lumière zone sombrecire vaporisée, pas encore brûlée zone bleuela plus chaude : combustion complète mèchele fil qui aspire la cire fondue cire liquide (fondue)cire solide, en dessous
Figure 1 — La flamme d’une bougie n’est pas une seule couleur : chaque zone correspond à une étape différente de la combustion de la cire.
Exemple — ce que révèle l’observation

Quand tu allumes une bougie, tu observes dans l’ordre : la cire solide autour de la mèche fond (elle devient liquide) sous l’effet de la chaleur ; ce liquide monte le long de la mèche par capillarité ; il se transforme en vapeur tout près de la flamme ; c’est cette vapeur de cire qui brûle réellement au contact du dioxygène de l’air. La cire n’est donc jamais brûlée à l’état solide.

Attention — sécurité

Une flamme, même petite, ne se touche jamais. Une bougie allumée ne doit jamais être laissée sans surveillance, ni posée près d’un rideau, de papiers ou de vêtements. Éloigne toujours tes cheveux et tes manches d’une flamme.

Chimie & Co — La maîtrise du feu, une très vieille histoire

Les traces les plus anciennes d’un usage régulier et contrôlé du feu par des êtres humains remontent à environ 400 000 ans, retrouvées notamment sur des sites préhistoriques comme la grotte de Qesem, en Israël, et Zhoukoudian, en Chine. Bien avant de comprendre la chimie de la combustion, nos ancêtres avaient déjà appris, par l’expérience, qu’il fallait du bois sec, de l’air, et une étincelle pour entretenir un feu.

Il faudra attendre plus de vingt mille générations pour que la science explique enfin pourquoi cela fonctionne — c’est tout l’objet de ce chapitre !

1.2  D’autres combustibles courants

Le comburant est presque toujours le même (le dioxygène de l’air), mais les combustibles, eux, changent selon les usages : bois et charbon pour cuisiner ou se chauffer, butane ou propane pour les réchauds et certains briquets, essence ou gasoil pour les moteurs, papier et tissus qui peuvent malheureusement s’enflammer accidentellement.

Exemple — reconnaître combustible et comburant

Un charbon de bois incandescent dans un brasero rougeoie et chauffe une marmite. Combustible : le charbon de bois. Comburant : le dioxygène qui arrive par les trous du brasero — c’est pour cela qu’un brasero est toujours percé, jamais fermé hermétiquement.

2Triangle du feu

Trois conditions, et trois seulement, doivent être réunies en même temps pour qu’un feu existe et se maintienne. C’est ce qu’on appelle le triangle du feu : un moyen simple de retenir l’essentiel, et surtout de savoir comment éteindre un incendie.

Propriété — le triangle du feu

Un feu ne peut exister que si trois éléments sont réunis en même temps :

  • un combustible (une matière qui peut brûler) ;
  • un comburant (du dioxygène, en général celui de l’air) ;
  • une source de chaleur suffisante pour démarrer et entretenir la réaction.

S’il manque un seul de ces trois éléments, le feu ne peut pas exister, ou s’éteint s’il était déjà allumé.

Le triangle du feu CHALEURsource d’inflammation COMBUSTIBLEbois, cire, gaz, papier… COMBURANTdioxygène de l’air FEU retirer un seul côté→ le feu s’éteint
Figure 2 — Les trois côtés du triangle du feu. Il suffit de supprimer un seul côté pour éteindre un feu.
Méthode — comment éteindre un feu

Pour éteindre un feu, il suffit de faire disparaître un seul des trois côtés du triangle :

  • supprimer le combustible : écarter les matières qui peuvent encore brûler ;
  • supprimer le comburant : étouffer le feu (couverture anti-feu, terre, sable) pour l’empêcher de recevoir du dioxygène ;
  • supprimer la chaleur : refroidir avec de l’eau, en dessous de la température nécessaire pour que la combustion continue.
Exemple — souffler une bougie

Quand tu souffles sur une bougie, ton souffle chasse loin de la mèche la vapeur de cire chaude et disperse la chaleur : la température près de la mèche descend en dessous du seuil nécessaire. Le côté « chaleur » du triangle disparaît : la flamme s’éteint.

Attention — un piège classique

Ne jamais jeter de l’eau sur une flamme d’huile ou sur une installation électrique ! L’eau, plus dense, coule sous l’huile brûlante et la fait exploser en projections enflammées ; sur un appareil électrique, l’eau conduit le courant et peut électrocuter. Ces cas exigent d’autres méthodes (voir section 5).

2.1  L’expérience de la bougie sous un bocal

Voici une expérience simple qui prouve que la combustion consomme le comburant. On allume une bougie, puis on la recouvre d’un bocal en verre, fermé, posé sur la table.

La bougie sous bocal : le dioxygène s’épuise t = 0 sflamme haute t = 12 sflamme plus petite, buée t = 20 sflamme éteinte
Figure 3 — La flamme rapetisse puis s’éteint : le dioxygène enfermé dans le bocal est peu à peu consommé par la combustion.
Exemple — interpréter l’expérience

Le bocal empêche l’air extérieur d’entrer : la quantité de dioxygène disponible est limitée. Au fur et à mesure que la bougie brûle, elle consomme ce dioxygène. Quand il n’en reste plus assez, le comburant manque : le côté « comburant » du triangle du feu disparaît, et la flamme s’éteint — alors même qu’il reste encore de la cire (le combustible) et de la chaleur.

Propriété

Cette expérience prouve qu’une combustion consomme le dioxygène de l’air dans lequel elle a lieu. L’air normal contient environ un cinquième de dioxygène (soit environ 20 %) ; quand cette proportion descend trop bas à l’intérieur d’un espace fermé, plus aucune flamme ne peut s’y maintenir.

Chimie & Co — Lavoisier et le vrai rôle de l’air

Jusque vers 1770, la plupart des savants croyaient qu’un corps qui brûle libère une substance imaginaire appelée « phlogistique ». C’est le chimiste français Antoine Lavoisier qui, entre 1772 et 1777, a montré par des expériences précises et pesées avec soin qu’une combustion ne libère rien de mystérieux : elle consomme au contraire un gaz bien réel de l’air, qu’il nomme « oxygène » en 1777.

Cette découverte a changé pour toujours la façon de comprendre le feu — exactement ce que tu viens de vérifier avec la bougie sous le bocal !

3Combustion du carbone et du butane

Regardons maintenant de plus près deux combustibles très courants en Afrique francophone : le carbone (charbon de bois, braises) et le butane (le gaz des bonbonnes de cuisine). On peut résumer une combustion par une phrase chimique, un peu comme une recette : les réactifs (ce qu’on a au départ) à gauche, une flèche, puis les produits (ce qui est formé) à droite.

Définition

Une équation de combustion s’écrit sous la forme :

combustible+dioxygeˋne⟶produits\text{combustible} + \text{dioxygène} \longrightarrow \text{produits}

Le signe ++ se lit « réagit avec », et la flèche ⟶\longrightarrow se lit « donne » ou « forme ».

3.1  La combustion du carbone

Le charbon de bois est presque entièrement fait de carbone. Quand il brûle complètement dans un brasero bien aéré, il ne produit qu’un seul gaz :

carbone+dioxygeˋne⟶dioxyde de carbone\text{carbone} + \text{dioxygène} \longrightarrow \text{dioxyde de carbone}

Exemple — la braise incandescente

Une braise de charbon de bois qui rougeoie sans flamme et sans fumée réalise une combustion complète et propre du carbone : tout le carbone se transforme en dioxyde de carbone, un gaz invisible qui se mélange à l’air.

3.2  La combustion du butane

Le butane est le gaz vendu en bonbonnes pour les réchauds de cuisine. Sa combustion complète, avec une flamme bien bleue, produit deux substances :

butane+dioxygeˋne⟶dioxyde de carbone+eau\text{butane} + \text{dioxygène} \longrightarrow \text{dioxyde de carbone} + \text{eau}

Exemple — la flamme bleue du réchaud

Sur un réchaud à gaz bien réglé, la flamme est bleue, silencieuse et ne noircit pas le fond des marmites. Elle produit du dioxyde de carbone (gaz invisible) et de l’eau, sous forme de vapeur invisible qui se recondense parfois en buée sur une surface froide.

Attention

On note parfois le dioxygène O2\text{O}_2 et le dioxyde de carbone CO2\text{CO}_2 : le petit 22 en indice compte le nombre d’atomes. Retiens surtout les noms complets en français — c’est ce qu’on te demandera d’écrire cette année.

3.3  Combustion complète et combustion incomplète

Une combustion n’est « propre » que si elle dispose d’assez de dioxygène. Dans un espace mal aéré, ou avec une flamme trop étouffée, le comburant manque : la combustion devient incomplète, et elle change complètement de comportement.

Combustion complèteCombustion incomplète
Dioxygène disponiblesuffisantinsuffisant
Couleur de flammebleuejaune-orangée, vacillante
Fuméeaucunefumée noire (suie)
Produits formésdioxyde de carbone, eausuie (carbone) + monoxyde de carbone
Dangerfaibletrès élevé (gaz toxique invisible)
Attention — le monoxyde de carbone

Le monoxyde de carbone est un gaz produit par une combustion incomplète. Il est invisible, inodore (sans odeur) et pourtant mortel, même en petite quantité, car il empêche le sang de transporter le dioxygène dans le corps. C’est pour cela qu’il ne faut jamais faire fonctionner un brasero, un groupe électrogène ou un moteur dans une pièce fermée. Nous y reviendrons en détail à la section 5.

4Test de reconnaissance du dioxyde de carbone

Les produits d’une combustion sont le plus souvent invisibles. Heureusement, il existe des tests chimiques simples et fiables pour prouver leur présence, sans avoir besoin de les voir.

4.1  Deux produits à identifier

Approche un objet froid (une cuillère, un verre) au-dessus d’une flamme, sans le toucher : des petites gouttes se forment aussitôt sur sa surface.

Définition — le test de l’eau

Cette buée (des gouttelettes) prouve que la combustion a produit de l’eau, sous forme de vapeur invisible qui se recondense au contact d’une surface froide.

4.2  Le test à l’eau de chaux

Définition — l’eau de chaux

L’eau de chaux est un liquide transparent et incolore. Elle a une propriété remarquable : elle devient trouble et blanchâtre (elle « se trouble ») uniquement en présence de dioxyde de carbone.

Méthode — réaliser le test à l’eau de chaux
  1. On prépare un tube contenant de l’eau de chaux bien limpide (transparente).
  2. On fait passer le gaz à tester à travers ce liquide, par exemple en soufflant doucement dedans avec une paille, ou en y dirigeant la fumée d’une combustion.
  3. On observe : si le liquide devient trouble et blanc, le gaz testé contenait du dioxyde de carbone.
Deux tests pour deux produits de la combustion A · le test de l’eau buée = gouttelettes→ la combustion produit de l’eau B · le test à l’eau de chaux eau de chauxlimpide trouble, blanche→ la combustion produit du dioxyde de carbone
Figure 4 — À gauche, le test de l’eau (buée sur une surface froide). À droite, le test à l’eau de chaux, qui devient trouble en présence de dioxyde de carbone.
Exemple — tester ta propre respiration

Souffle doucement, à l’aide d’une paille, dans un tube d’eau de chaux limpide. Elle se trouble en quelques secondes ! Cela prouve que l’air que tu expires contient du dioxyde de carbone, formé notamment par la « combustion » lente des aliments dans ton corps (la respiration).

Exemple — identifier un gaz mystère

Un gaz incolore fait tourner à blanc l’eau de chaux mais ne trouble pas un test à l’eau. On en déduit que ce gaz contient du dioxyde de carbone, mais pas d’eau : ce n’est donc pas un gaz issu d’une combustion complète de butane, plutôt d’un combustible fait uniquement de carbone, comme le charbon de bois.

Attention — piège fréquent

Le test à l’eau de chaux ne prouve rien d’autre que la présence de dioxyde de carbone. Une eau de chaux qui reste limpide ne veut pas dire qu’il n’y a « pas de gaz » : cela veut seulement dire qu’il n’y a pas de dioxyde de carbone. Et attention : l’eau de chaux est irritante, on ne la manipule jamais sans un adulte, et on ne l’avale jamais.

5Dangers et prévention des incendies

Tu connais maintenant la chimie du feu. Utilisons cette connaissance pour comprendre les dangers du quotidien et apprendre les bons gestes — ceux qui, chaque année, sauvent réellement des vies.

5.1  Dangers domestiques

Attention — le gaz butane

Le butane, à l’état pur, est inodore (sans odeur) : une fuite serait donc invisible et impossible à sentir. C’est pourquoi les fabricants y ajoutent volontairement une substance à l’odeur forte et désagréable, pour qu’une fuite se remarque tout de suite. Si tu sens cette odeur caractéristique de gaz : ferme le robinet de la bonbonne, ouvre portes et fenêtres, n’allume aucune flamme ni interrupteur électrique, et sors de la pièce.

Attention — le brasero et le monoxyde de carbone

Un brasero à charbon de bois, un groupe électrogène ou un moteur qui tourne dans une pièce fermée consomment vite tout le dioxygène disponible : la combustion devient incomplète et produit du monoxyde de carbone, gaz invisible, inodore et mortel (voir section 3.3). Chaque année, des familles sont intoxiquées ainsi, notamment pendant la saison sèche ou lors de coupures d’électricité. Un brasero ne doit jamais être utilisé pour se chauffer à l’intérieur d’une pièce fermée, même la nuit, même « juste un peu ».

Autre danger fréquent en Afrique de l’Ouest et du Centre : les feux de brousse, qui se propagent très vite en saison sèche dans les herbes hautes desséchées, menaçant villages, champs et troupeaux. Le vent attise ces feux en apportant sans cesse du dioxygène frais aux flammes.

5.2  Les bons gestes de sécurité

Méthode — les bons réflexes
  • Aérer régulièrement les pièces où l’on cuisine ou utilise un brasero.
  • Ne jamais laisser une flamme sans surveillance ; ne jamais jouer avec des allumettes ou un briquet.
  • Fermer le robinet de la bonbonne de gaz après chaque utilisation.
  • Avoir chez soi un extincteur ou une couverture anti-feu, et savoir où ils se trouvent.
  • Pour un feu d’huile : couper la source de chaleur et étouffer avec un couvercle ou une couverture anti-feu — jamais d’eau.
  • Pour un feu de brousse : créer des bandes coupe-feu (zones débroussaillées) qui suppriment le combustible sur le passage du feu.
  • Connaître le numéro des sapeurs-pompiers de sa ville et l’appeler sans attendre en cas de doute.
  • En cas de brûlure légère : refroidir aussitôt la peau à l’eau tiède pendant plusieurs minutes.
Pictogrammes de sécurité à reconnaître inflammabletenir loin du feu dangerattention interdictionde fumer extincteurà connaître
Figure 5 — Ces pictogrammes t’avertissent d’un danger lié au feu : apprends à les reconnaître, à la maison comme sur les emballages.
Chimie & Co — L’invention de l’allumette de sûreté

Les toutes premières allumettes « frottez n’importe où », inventées en 1826 par l’Anglais John Walker, étaient pratiques mais s’enflammaient trop facilement, provoquant de nombreux accidents. Pire, les allumettes « au phosphore blanc », très répandues au XIXe siècle, empoisonnaient gravement les ouvrières des usines qui les fabriquaient.

La véritable allumette de sûreté, qui ne s’enflamme que frottée sur une bande spéciale (jamais ailleurs), fut mise au point en Suède dès 1844. Le phosphore blanc, lui, fut définitivement interdit dans la fabrication des allumettes par une convention internationale signée à Berne en 1906. Ce petit objet du quotidien illustre bien que la sécurité chimique s’est construite, patiemment, sur des siècles.

Retiens l’essentiel de ce chapitre : comprendre la chimie d’une combustion, c’est se donner les moyens de l’utiliser sans danger, et de réagir vite et bien si un incendie se déclare malgré tout.

Fiche mémo

  • Combustion = combustible + comburant (dioxygène) + chaleur → flamme, chaleur, produits.
  • Le comburant le plus courant est le dioxygène de l’air (environ 1/5 de l’air).
  • Triangle du feu : combustible + comburant + chaleur. Retirer un seul côté éteint le feu.
  • Bougie sous bocal : la flamme s’éteint car le dioxygène enfermé est peu à peu consommé.
  • carbone+dioxygeˋne⟶dioxyde de carbone\text{carbone} + \text{dioxygène} \longrightarrow \text{dioxyde de carbone}
  • butane+dioxygeˋne⟶dioxyde de carbone+eau\text{butane} + \text{dioxygène} \longrightarrow \text{dioxyde de carbone} + \text{eau}
  • Combustion complète (assez de dioxygène) : flamme bleue, pas de fumée.
  • Combustion incomplète (pas assez de dioxygène) : suie noire + monoxyde de carbone, gaz mortel invisible.
  • Test de l’eau : buée sur une surface froide.
  • Test du dioxyde de carbone : l’eau de chaux limpide devient trouble et blanche.
  • Jamais d’eau sur un feu d’huile ou électrique ; jamais de brasero dans une pièce fermée.
  • Bons gestes : aérer, surveiller les flammes, extincteur à portée, numéro des pompiers connu.

6Exercices corrigés

Niveau 1 — Application directe
1

Pour chaque situation, indique le combustible et le comburant : (a) une bougie d’anniversaire allumée ; (b) un feu de bois pour un barbecue ; (c) un briquet à butane que l’on vient d’allumer ; (d) un incendie qui se propage dans un champ de blé sec.

Voir le corrigé détaillé

(a) combustible : la cire — comburant : le dioxygène de l’air.

(b) combustible : le bois — comburant : le dioxygène de l’air.

(c) combustible : le butane — comburant : le dioxygène de l’air.

(d) combustible : le blé sec — comburant : le dioxygène de l’air.

Dans les quatre cas, le comburant est le même : c’est toujours le dioxygène de l’air. Seul le combustible change.

2

Complète : (a) carbone + ___ → dioxyde de carbone. (b) butane + dioxygène → ___ + eau. (c) Pour qu’un feu existe, il faut un combustible, un ___, et de la ___.

Voir le corrigé détaillé

(a) carbone + dioxygène → dioxyde de carbone.

(b) butane + dioxygène → dioxyde de carbone + eau.

(c) un combustible, un comburant, et de la chaleur — ce sont les trois côtés du triangle du feu.

3

Vrai ou faux ? (a) Le comburant est la substance qui brûle. (b) Le dioxygène est un comburant. (c) Une bougie sous un bocal fermé finit toujours par s’éteindre. (d) L’eau de chaux se trouble en présence de dioxygène. (e) Une combustion incomplète est plus dangereuse qu’une combustion complète.

Voir le corrigé détaillé

(a) Faux : c’est le combustible qui brûle ; le comburant permet la combustion.

(b) Vrai : le dioxygène de l’air est le comburant le plus courant.

(c) Vrai : le dioxygène enfermé finit par être entièrement consommé.

(d) Faux : elle se trouble en présence de dioxyde de carbone, pas de dioxygène.

(e) Vrai : elle produit du monoxyde de carbone, gaz invisible et mortel.

4

Associe chaque observation à sa bonne interprétation. Observations : 1) l’eau de chaux devient trouble ; 2) de la buée se forme sur un verre froid ; 3) la flamme est bleue, sans fumée ; 4) la flamme est orangée, avec de la fumée noire. Interprétations : A) présence d’eau ; B) présence de dioxyde de carbone ; C) combustion complète ; D) combustion incomplète, danger de monoxyde de carbone.

Voir le corrigé détaillé

1 → B (le trouble de l’eau de chaux prouve le dioxyde de carbone).

2 → A (la buée est de l’eau condensée).

3 → C (flamme bleue = assez de dioxygène = combustion complète).

4 → D (fumée noire = suie = manque de dioxygène = combustion incomplète, danger).

5

Nomme les trois côtés du triangle du feu, et donne un exemple de chacun pour un feu de camp allumé un soir, au bord d’une rivière.

Voir le corrigé détaillé

Combustible : le bois sec ramassé pour le feu. Comburant : le dioxygène de l’air ambiant (le vent l’apporte en continu). Chaleur : l’allumette ou le briquet utilisé pour démarrer le feu, puis la chaleur du feu lui-même qui entretient la combustion du bois voisin.

Niveau 2 — Approfondissement
6

Explique, en utilisant le vocabulaire du triangle du feu, pourquoi souffler fort sur une bougie l’éteint, alors qu’il reste encore de la cire et de l’air autour d’elle.

Voir le corrigé détaillé

Le combustible (la cire) et le comburant (le dioxygène de l’air) sont toujours présents en abondance : ce n’est donc pas eux qui manquent. En soufflant, on chasse loin de la mèche la vapeur de cire chaude et on disperse la chaleur accumulée : la température près de la mèche descend en dessous du seuil nécessaire à la combustion. Le côté « chaleur » du triangle disparaît : la flamme s’éteint.

7

Une bougie est placée sous un bocal fermé. Après 20 secondes, elle s’éteint alors qu’il reste encore beaucoup de cire. Explique ce résultat en citant le triangle du feu.

Voir le corrigé détaillé

Le combustible (la cire) est encore largement disponible, et la chaleur de la flamme est toujours présente. Mais le bocal empêche l’air extérieur d’entrer : la quantité de dioxygène (comburant) enfermée est limitée, et elle est peu à peu consommée par la combustion. Quand il n’en reste plus assez, le côté « comburant » du triangle disparaît : la flamme s’éteint, même s’il reste du combustible.

8

La flamme d’un réchaud à gaz, d’abord bien bleue, devient orange et se met à faire de la suie sur le fond de la marmite. Qu’est-ce qui a changé dans la combustion ? Quel danger cela indique-t-il ?

Voir le corrigé détaillé

La flamme est devenue orange et fait de la suie : c’est le signe que la combustion est passée de complète à incomplète, par manque de dioxygène (arrivée d’air bouchée, mauvais réglage de l’appareil). Ce changement est dangereux car une combustion incomplète produit du monoxyde de carbone, gaz invisible et mortel. Il faut aérer la pièce et faire vérifier l’appareil sans tarder.

9

Le butane est naturellement inodore, et pourtant on sent toujours une odeur forte et désagréable en cas de fuite de gaz. Explique pourquoi, et relie ta réponse au triangle du feu.

Voir le corrigé détaillé

Le combustible (le butane) est inodore à l’état naturel : une fuite serait donc totalement invisible et impossible à détecter par l’odorat. Les fabricants ajoutent volontairement une substance odorante au gaz, afin qu’une fuite se remarque immédiatement, avant que le combustible ne s’accumule dans la pièce. Cela permet d’agir (aérer, fermer le robinet) avant qu’une source de chaleur (étincelle, flamme) ne complète le triangle du feu et ne déclenche une explosion.

Niveau 3 — Défi
10

Deux bougies identiques sont allumées en même temps. L’une est aussitôt recouverte d’un petit bocal, l’autre d’un grand bocal. Prévois laquelle s’éteindra la première, et justifie ta réponse.

Voir le corrigé détaillé

Un petit bocal enferme un petit volume d’air, donc une petite quantité de dioxygène disponible. Un grand bocal enferme davantage d’air, donc davantage de dioxygène. Comme les deux bougies brûlent à la même vitesse, celle qui dispose de moins de dioxygène épuisera son comburant plus vite.

La bougie sous le petit bocal s’éteindra donc en premier ; celle sous le grand bocal continuera à brûler plus longtemps, jusqu’à épuisement de son propre stock de dioxygène.

11

Une bougie fixée sur un petit flotteur est allumée sur une eau colorée, dans une assiette creuse. On la recouvre aussitôt d’un bocal renversé dont le bord plonge dans l’eau, isolant ainsi l’air enfermé à l’intérieur. Après l’extinction de la flamme, on observe que l’eau colorée est montée à l’intérieur du bocal. Explique cette observation.

Voir le corrigé détaillé
L’eau colorée monte dans le bocal avant : flamme alluméeniveau d’eau égal dedans/dehors eau montéeaprès : flamme éteinteeau montée dans le bocal (≈ 1/5)
Figure 6 — La montée de l’eau à l’intérieur du bocal correspond à peu près à la proportion de dioxygène présente dans l’air (environ un cinquième du volume).

Tant que la bougie brûle, elle consomme le dioxygène enfermé dans le bocal. Quand tout le dioxygène disponible a été utilisé, la flamme s’éteint : il manque le côté « comburant » du triangle du feu (comme dans l’exercice 7). Or, le volume total de gaz à l’intérieur du bocal a alors diminué, puisqu’une partie du dioxygène gazeux a disparu.

L’eau colorée de l’assiette, poussée par la pression de l’air extérieur, monte alors à l’intérieur du bocal pour combler l’espace laissé libre. La hauteur de cette montée donne une estimation de la proportion de dioxygène qui était présente dans l’air enfermé : elle correspond à peu près à un cinquième du volume total du bocal, ce qui confirme que l’air contient environ 20 % de dioxygène.

12

De l’huile prend feu dans une casserole, sur une cuisinière. Explique pourquoi il ne faut jamais jeter de l’eau dessus, puis propose deux méthodes correctes pour éteindre ce feu, en justifiant chacune avec le triangle du feu.

Voir le corrigé détaillé

L’eau est plus dense que l’huile brûlante : versée dessus, elle coule immédiatement sous la couche d’huile enflammée, puis se transforme instantanément en vapeur. Cette vaporisation brutale projette de fines gouttelettes d’huile enflammée dans toutes les directions, ce qui aggrave violemment l’incendie au lieu de l’éteindre.

Méthode 1 : couper immédiatement la source de chaleur (éteindre la plaque) puis poser délicatement un couvercle métallique sur la casserole. On supprime à la fois le côté « chaleur » et le côté « comburant » (le couvercle prive la flamme de dioxygène).

Méthode 2 : recouvrir la casserole d’une couverture anti-feu, qui étouffe la flamme en l’isolant du dioxygène de l’air : on supprime le côté « comburant » du triangle du feu.

Niveau 4 — Problèmes de vie courante
13

À Dakar. Une bonbonne de gaz butane de 6 kg coûte 3 750 FCFA et permet à une famille de cuisiner pendant environ 25 jours. En supposant une consommation régulière, calcule le coût du gaz pour cette famille sur un mois de 30 jours.

Voir le corrigé détaillé
  1. coût par jour =3 750÷25= 3\,750 \div 25
  2. ==150150 FCFA par jour
  3. coût sur 30 jours =150×30= 150 \times 30
  4. ==4 5004\,500 FCFA

Le gaz coûte environ 4 500 FCFA par mois à cette famille.

14

À Ndjamena. Pendant une coupure d’électricité, une famille allume un brasero à charbon de bois à l’intérieur de la maison pour se chauffer, portes et fenêtres fermées. Explique le danger chimique de cette situation, et donne deux conseils de sécurité pour l’éviter.

Voir le corrigé détaillé

Dans une pièce fermée, le dioxygène disponible est limité et se raréfie vite : la combustion du charbon devient incomplète et produit du monoxyde de carbone, un gaz invisible et inodore qui empêche le sang de transporter le dioxygène dans le corps. Toute la famille risque une intoxication grave, parfois mortelle, sans même sentir le danger arriver.

Conseil 1 : ne jamais utiliser un brasero à l’intérieur d’une pièce fermée — l’utiliser dehors, ou dans un espace largement aéré, portes et fenêtres ouvertes.

Conseil 2 : en cas de coupure d’électricité, préférer une lampe à piles et des couvertures pour se réchauffer plutôt qu’une source de combustion à l’intérieur.

15

À Abidjan. Un supermarché vend un extincteur à 12 500 FCFA et un détecteur de fumée à 4 000 FCFA. Une école veut équiper 8 salles de classe, chacune avec un extincteur et un détecteur. Calcule le coût total de cet équipement, puis explique en quoi ces deux appareils sont utiles face à un feu.

Voir le corrigé détaillé
  1. coût par salle =12 500+4 000= 12\,500 + 4\,000
  2. ==16 50016\,500 FCFA
  3. coût pour 8 salles =16 500×8= 16\,500 \times 8
  4. ==132 000132\,000 FCFA

L’équipement complet coûte 132 000 FCFA.

Le détecteur de fumée permet d’alerter très tôt, dès les premiers signes de combustion, avant que le feu ne devienne difficile à maîtriser. L’extincteur permet d’agir vite en supprimant un côté du triangle du feu (le comburant, en étouffant les flammes, ou la chaleur, selon le type d’extincteur) avant que l’incendie ne se propage.

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Près d’Abéché. En saison sèche, un village décide de créer une bande coupe-feu de 500 m de long sur 6 m de large tout autour du village, débroussaillée à raison de 150 FCFA le mètre carré. Calcule la surface débroussaillée, puis le coût total, et explique en quoi une bande coupe-feu utilise le triangle du feu pour arrêter un feu de brousse.

Voir le corrigé détaillé
  1. surface =500×6= 500 \times 6
  2. ==3 0003\,000 m²
  3. coût =3 000×150= 3\,000 \times 150
  4. ==450 000450\,000 FCFA

La surface débroussaillée est de 3 000 m², pour un coût total de 450 000 FCFA.

En débroussaillant cette bande, on retire toutes les herbes sèches qui pourraient brûler : on supprime donc le combustible sur tout le passage possible du feu. Quand le feu de brousse atteint la bande coupe-feu, il ne trouve plus rien à brûler : un côté du triangle du feu manque, et le feu s’arrête faute de combustible.

📝 QCM de fin de leçon — 20 questions

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Qu'est-ce qu'une combustion ?

Explication : Une combustion est une réaction chimique au cours de laquelle une substance brûle en présence de dioxygène, en dégageant de la chaleur et souvent de la lumière.

Comment appelle-t-on la substance qui brûle dans une combustion ?

Explication : La substance qui brûle s'appelle le combustible (la cire, le bois, le butane, etc.).

Quel est le comburant le plus courant dans la vie de tous les jours ?

Explication : Le comburant, c'est presque toujours le dioxygène contenu dans l'air.

Dans un feu de bois, quel est le combustible ?

Explication : Le combustible est ce qui brûle : dans un feu de bois, c'est le bois. Le comburant est le dioxygène de l'air.

Quels sont les trois côtés du triangle du feu ?

Explication : Un feu a besoin en même temps d'un combustible, d'un comburant et d'une source de chaleur.

Que se passe-t-il si on supprime un seul des trois côtés du triangle du feu ?

Explication : S'il manque un seul des trois éléments, le feu ne peut pas exister, ou s'éteint s'il était déjà allumé.

Pourquoi souffler sur une bougie éteint-elle la flamme ?

Explication : Le souffle chasse la chaleur et la vapeur de cire chaude : le côté « chaleur » du triangle disparaît, la flamme s'éteint.

Une bougie sous un bocal fermé finit par s'éteindre, alors qu'il reste de la cire. Pourquoi ?

Explication : Le bocal empêche l'air neuf d'entrer. La combustion consomme le dioxygène disponible ; quand il manque, la flamme s'éteint, même s'il reste de la cire.

Complète : carbone + dioxygène → ...

Explication : La combustion complète du carbone donne : carbone + dioxygène → dioxyde de carbone.

Complète : butane + dioxygène → dioxyde de carbone + ...

Explication : La combustion complète du butane produit deux substances : dioxyde de carbone et eau.

Comment reconnaît-on qu'une combustion a produit de l'eau ?

Explication : Approcher un objet froid au-dessus d'une flamme fait apparaître des gouttelettes (buée), preuve que la combustion a produit de l'eau.

Comment reconnaît-on qu'un gaz contient du dioxyde de carbone ?

Explication : L'eau de chaux, transparente au départ, devient trouble et blanche uniquement en présence de dioxyde de carbone.

Quelle différence y a-t-il entre une combustion complète et une combustion incomplète ?

Explication : Quand le dioxygène manque, la combustion devient incomplète : elle produit de la suie et du monoxyde de carbone, un gaz très dangereux.

Pourquoi le monoxyde de carbone est-il si dangereux ?

Explication : Le monoxyde de carbone est invisible, sans odeur, et mortel même en petite quantité car il empêche le sang de transporter le dioxygène dans le corps.

Pourquoi ne faut-il jamais utiliser un brasero à charbon dans une pièce fermée ?

Explication : Dans une pièce fermée, le dioxygène disponible se raréfie vite : la combustion devient incomplète et produit du monoxyde de carbone, invisible et mortel.

Pourquoi ajoute-t-on une odeur forte au gaz butane, alors qu'il est naturellement inodore ?

Explication : Le butane pur est inodore : une fuite serait invisible. On ajoute une odeur forte pour qu'une fuite soit détectée immédiatement.

Pourquoi ne faut-il jamais jeter de l'eau sur un feu d'huile ?

Explication : L'eau, plus dense, coule sous l'huile brûlante et se transforme brutalement en vapeur, projetant des gouttelettes d'huile enflammée : cela aggrave l'incendie.

Comment éteint-on correctement un feu d'huile dans une casserole ?

Explication : Couper la source de chaleur et poser un couvercle prive la flamme de dioxygène (comburant) : deux côtés du triangle du feu sont supprimés.

Une bonbonne de gaz de 66 kg permet de cuisiner pendant 2525 jours pour 3 7503\,750 FCFA. Quel est le coût du gaz par jour ?

Explication :
3 750÷25=1503\,750 \div 25 = 150 FCFA par jour.

Un extincteur coûte 12 50012\,500 FCFA et un détecteur de fumée 4 0004\,000 FCFA. Quel est le coût total pour équiper une salle avec les deux ?

Explication :
12 500+4 000=16 50012\,500 + 4\,000 = 16\,500 FCFA.
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