Observations sur les combustions

1. Ce que l'on observe quand un corps brûle

Quand un corps brûle, on dit qu'il subit une combustion. Lors de toutes les combustions usuelles (bougie, bois, charbon, gaz, pétrole), on observe :

• un dégagement de chaleur : on se chauffe et on cuit les aliments grâce au feu ;
• en général, une émission de lumière : la flamme ou le rougeoiement des braises éclaire ;
• la disparition (au moins en partie) du corps qui brûle : la bougie raccourcit, le bois se réduit en cendres ;
• l'apparition de nouvelles substances : fumée, cendres, gaz, eau.

Puisque des substances disparaissent et que d'autres apparaissent, une combustion est une transformation chimique.

2. La flamme de la bougie

Une bougie est faite de cire (ou de paraffine) entourant une mèche en coton. Quand on l'allume :

1. la chaleur de la flamme fait fondre la cire près de la mèche ;
2. la cire liquide monte dans la mèche ;
3. près de la flamme, elle se vaporise : c'est la vapeur de cire qui brûle.

Le corps solide ne brûle donc pas directement : pour la bougie, ce sont ses vapeurs qui brûlent.

Dans la flamme, on distingue trois zones :

3. Une combustion a besoin d'air

Reprenons l'expérience d'Ousmane. On allume trois bougies identiques et on les recouvre en même temps de bocaux de volumes différents : 0,5 L, 1 L et 2 L.

Observations. Les trois bougies finissent par s'éteindre. Celle qui est sous le plus petit bocal s'éteint la première ; celle qui est sous le plus grand bocal brûle le plus longtemps. Une bougie laissée à l'air libre, elle, continue de brûler.

Interprétation. La bougie a besoin d'un gaz de l'air pour brûler. Quand ce gaz est presque épuisé dans le bocal, la flamme s'éteint. Plus il y a d'air, plus la combustion dure. Ce gaz est le dioxygène : la leçon suivante le montrera en détail.

On le constate aussi tous les jours :

• quand on souffle sur les braises du fourneau, on leur apporte de l'air et elles rougeoient plus fort ;
• quand on couvre une casserole d'huile qui a pris feu avec un couvercle ou un linge humide, le feu s'éteint, car l'air n'arrive plus.

4. Mettre en évidence les produits de la combustion

L'eau. On retourne un verre froid et sec au-dessus de la flamme d'une bougie (ou d'un réchaud à gaz). Des gouttelettes (une buée) apparaissent sur les parois : c'est de la vapeur d'eau formée par la combustion, qui se liquéfie sur le verre froid.

Pour prouver qu'il s'agit bien d'eau, on utilise le sulfate de cuivre anhydre : cette poudre blanche devient bleue au contact de l'eau. Les gouttelettes recueillies bleuissent le sulfate de cuivre anhydre : c'est donc de l'eau.

Le dioxyde de carbone. Après la combustion d'une bougie dans un bocal, on verse un peu d'eau de chaux (liquide limpide) dans le bocal et on agite. L'eau de chaux se trouble (elle devient blanche comme du lait) : le gaz formé est du dioxyde de carbone.

5. Combustion avec flamme ou sans flamme

• Le bois, la bougie, le gaz, le pétrole brûlent avec une flamme : ce sont des gaz ou des vapeurs qui brûlent.
• Le charbon de bois et les braises brûlent sans flamme, en rougeoyant : on parle d'incandescence. C'est le solide lui-même qui brûle, à sa surface.

Dans les deux cas, il y a dégagement de chaleur et formation de substances nouvelles.

6. Ce que Mariama et Ousmane ont appris

La flamme de la bougie a trois zones ; ce sont les vapeurs de cire qui brûlent. La bougie sous le bocal s'éteint parce qu'elle a épuisé le gaz de l'air qui permet la combustion. La buée sur le verre est de l'eau produite par la combustion. Si l'on avait versé de l'eau de chaux dans le bocal, elle se serait troublée : la combustion produit aussi du dioxyde de carbone.