Pourquoi l'eau éteint le feu?

[entropik]

Bonjour,
La réponse la plus courante à cette (apparemment) simple question est que l'eau jetée sur le feu se vaporise et diminue la concentration en oxygène autour du combustible puisque la vapeur d'eau prend beaucoup plus de place que l'eau liquide et chasse donc de l'air. La deuxième explication, considérée comme moins importante malgré la croyance populaire, est le refroidissement. L'eau en changeant d'état et de température capte de la chaleur à son milieu ce qui interrompt la réaction en chaîne de la combustion qui nécessite de la chaleur.

D'accord mais ce ne serait pas la réponse que j'aurais donnée il y a quelque mois de cela. Après avoir entendu parler du principe de Le Chatelier et avoir vu une équation de combustion il me paraît claire que mettre de l'eau sur le feu revient à déplacer l'équilibre vers la gauche. Même principe lorsqu'il s'agit de neige carbonique.
Si on pouvait entourer un combustible d'une membrane qui laisse entrer l'oxygène mais ne laisse pas sortir la vapeur d'eau ou le dioxyde de carbone et qu'on y mettait le feu; il me semble qu'il s'éteindrait avant d'avoir brulé tout le combustible (pour peu qu'on en ait mis assez).
De même il me semble qu'allumer un feu dans une pièce où la pression de la vapeur d'eau est saturante est impossible.

Alors pourquoi ne mentionne-t-on jamais le déplacement d'équilibre lorsqu'on répond à ma question-titre? Le principe de Le Chatelier ne s'appliquerait-il pas dans ce cas?

[Clembou]

Bonjour,
La réponse la plus courante à cette (apparemment) simple question est que l'eau jetée sur le feu se vaporise et diminue la concentration en oxygène autour du combustible puisque la vapeur d'eau prend beaucoup plus de place que l'eau liquide et chasse donc de l'air. La deuxième explication, considérée comme moins importante malgré la croyance populaire, est le refroidissement. L'eau en changeant d'état et de température capte de la chaleur à son milieu ce qui interrompt la réaction en chaîne de la combustion qui nécessite de la chaleur.

D'accord mais ce ne serait pas la réponse que j'aurais donnée il y a quelque mois de cela. Après avoir entendu parler du principe de Le Chatelier et avoir vu une équation de combustion il me paraît claire que mettre de l'eau sur le feu revient à déplacer l'équilibre vers la gauche. Même principe lorsqu'il s'agit de neige carbonique.
Si on pouvait entourer un combustible d'une membrane qui laisse entrer l'oxygène mais ne laisse pas sortir la vapeur d'eau ou le dioxyde de carbone et qu'on y mettait le feu; il me semble qu'il s'éteindrait avant d'avoir brulé tout le combustible (pour peu qu'on en ait mis assez).
De même il me semble qu'allumer un feu dans une pièce où la pression de la vapeur d'eau est saturante est impossible.

Alors pourquoi ne mentionne-t-on jamais le déplacement d'équilibre lorsqu'on répond à ma question-titre? Le principe de Le Chatelier ne s'appliquerait-il pas dans ce cas?

Vu sur Wikipedia :

Elle éteint le feu pour deux raisons, la première étant que lorsqu’un objet est recouvert d’eau, l’oxygène de l’air ne peut pas parvenir jusqu’à lui et activer sa combustion ; la seconde, et c’est la principale, est que l’eau peut absorber et retenir une grande quantité de chaleur lorsqu’elle se vaporise. De ce fait, la température de l’objet qui brûle s’abaisse au-dessous de son point de combustion (point d’ignition).

[Dominique Lefebvre]

Bonsoir,

L'action de la neige carbonique est double : il s'agit de C02, qui inhibe donc la combustion au sens thermochimique du terme, en privant de comburant (le CO2 est plus dense que l'oxygène...) et ensuite sa température abaisse la température ambiante et donc diminue la vitesse de réaction (le point d'ignition n'a rien à voir ici, car la combustion est déjà démarrée..)

L'action de l'eau sur une flamme dépend de la nature physico-chimique de l'eau . S'il s'agit d'un brouillard, on est typiquement dans l'abaissement de la température ambiante par absorption de chaleur (la chaleur nécessaire à la vaporisation de l'eau). c'est le principe de fonctionnement des extincteurs à eau pulvérisée.
S'il s'agit de goutellettes ou de jet, on retrouve le principe d'étouffement par privation de comburant, comme avec la neige carbonique.

Une dernière chose, il est tout à fait possible de provoquer une combustion dans une atmosphère saturée en vapeur d'eau! On sait même provoquer une combustion sous l'eau! Mais dans ces cas, il faut fournir le comburant, c'est à dire fournir des moyens d'ignition qui apportent l'oxygène...

[entropik]

Vu sur Wikipedia :

Je l'avais déjà vue mais j'ai lu sur d'autres sites que la première raison est la principale.
D'après la réponse de Dominique on ne peut pas énoncer de généralité quant à l'importance relative des causes de l'extinction d'un feu; l'article de wiki n'est donc pas très rigoureux.

Une dernière chose, il est tout à fait possible de provoquer une combustion dans une atmosphère saturée en vapeur d'eau! On sait même provoquer une combustion sous l'eau! Mais dans ces cas, il faut fournir le comburant, c'est à dire fournir des moyens d'ignition qui apportent l'oxygène...

Sous l'eau sans enceinte protectrice? Dans quel cas fait-on cela?

L'équilibre entre la phase vapeur et la phase liquide de l'eau n'influe pas sur les combustion mais je ne vois pas de réponse à la question: pourquoi le principe de Le Chatelier n'intervient pas?
Il y a pourtant bien un changement de la concentration d'un des produits. La concentration en vapeur d'eau produite par le feu est bien moindre que celle de l'eau liquide qu'on jette dessus. Donc le déplacement de l'équilibre vers la gauche devrait faire partie des causes de l'extinction du feu.

[Dominique Lefebvre]

Sous l'eau sans enceinte protectrice? Dans quel cas fait-on cela?

En génie civil, ingénierie pétrolière ou dans d'autres activités plus obscures, on a souvent besoin de provoquer des combustions plus ou moins explosives sous l'eau. On utilise donc des combinaisons chimiques comburant+combustibles solides qui "brûlent" sour l'eau...

L'équilibre entre la phase vapeur et la phase liquide de l'eau n'influe pas sur les combustion mais je ne vois pas de réponse à la question: pourquoi le principe de Le Chatelier n'intervient pas?
Il y a pourtant bien un changement de la concentration d'un des produits. La concentration en vapeur d'eau produite par le feu est bien moindre que celle de l'eau liquide qu'on jette dessus. Donc le déplacement de l'équilibre vers la gauche devrait faire partie des causes de l'extinction du feu.

La thermo n'est pas mon fort, mais je travaille depuis 4 ans sur des modélisation de feu...
Il y a deux éléments qui empêchent l'application immédiate du principe de Le Chatelier:
- il s'applique (on le dit peu souvent en cours...) dans son énoncé classique à un système thermodynamique fermé. Et un feu est tout sauf un système thermodynamique fermé...
- ce principe est applicable à un système à l'équilibre. Une combustion réelle n'est pas un système à l'équilibre. C'est d'ailleurs ce qui en fait l'intérêt!

Ces conditions figurent dans tous les bouquins de thermo et de chimie physique, non?

[AL-kashi23]

Il y a deux éléments qui empêchent l'application immédiate du principe de Le Chatelier:
- il s'applique (on le dit peu souvent en cours...) dans son énoncé classique à un système thermodynamique fermé. Et un feu est tout sauf un système thermodynamique fermé...
- ce principe est applicable à un système à l'équilibre. Une combustion réelle n'est pas un système à l'équilibre. C'est d'ailleurs ce qui en fait l'intérêt!

Ces conditions figurent dans tous les bouquins de thermo et de chimie physique, non?

En tout cas, dans mon livre de cette année, ils sont assez "lâches" sur ces conditions...

[Dominique Lefebvre]

En tout cas, dans mon livre de cette année, ils sont assez "lâches" sur ces conditions...

Oui, je sais... C'est tout juste si les bouquins de prépa signalent que ce principe est applicable à un système à l'équilibre...

[entropik]

Ces conditions figurent dans tous les bouquins de thermo et de chimie physique, non?

Dans le mien ils parlent bien de la nécessité d'un équilibre mais pour ce qui est du système fermé je suppose que ça leur semble tellement évident qu'ils ont omis de l'écrire (bien que j'aurais pu le deviner en constatant que tous les exemples sont faits de tels systèmes mais bon)

[Dominique Lefebvre]

Dans le mien ils parlent bien de la nécessité d'un équilibre mais pour ce qui est du système fermé je suppose que ça leur semble tellement évident qu'ils ont omis de l'écrire (bien que j'aurais pu le deviner en constatant que tous les exemples sont faits de tels systèmes mais bon)

C'est à dire que la thermodynamique des systèmes ouverts, loin de l'équilibre est autrement plus compliquée.... C'est bête, il se trouve que dans la réalité de tous les jours, les systèmes ne sont presque jamais à l'équilibre et qu'ils sont très rarement fermés! T'imagines un feu de forêt ou dans un tunnel considéré comme un système fermé...

[maurice]

Il y a un autre critère.
Pour qu'une réaction se produise, il faut que Delta G soit négatif. Dans une combustion, Delta H est très fortement négatif. Delta G ne peut être que négatif, car Delta S est positif (l'entropie, le désordre augmente dans une combustion), et Delta H - T Delta S est donc lui aussi très fortement négatif.
Donc la combustion se produit spontanément.
La réaction inverse de la combustion ne peut pas se produire, car son Delta H est exactement l'inverse de la réaction de combustion. Donc il est très positif. De plus son Delta S est aussi l'inverse de la réaction de combustion : il est très négatif. Donc Delta H - T Delta S est toujours positif. La réaction ne peut jamais s'inverser. Pour qu'elle puisse s'inverser, il faudrait travailler à des températures négatives !!!
Donc la combustion d'une bougie, d'un morceau de bois, de l'essence, etc. est un phénomène qui ne peut pas être inversé.