Pouvoir calorifique

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Le pouvoir calorifique ou chaleur de combustion (noté Δ_cH⁰, en anglais Heating Value) d'un matériau combustible est l'enthalpie de réaction de combustion par unité de masse. C'est l'énergie dégagée sous forme de chaleur par la réaction de combustion par l'oxygène (autrement dit la quantité de chaleur) . Le plus souvent, on considère un hydrocarbure réagissant avec l'oxygène de l'air pour donner du dioxyde de carbone, de l'eau et de la chaleur.

Elle est exprimée en général en kilojoule par kilogramme (noté kJ/kg ou kJ·kg^-1), mais on rencontre également le pouvoir calorifique molaire (en kilojoule par mole, kJ/mol) ou le pouvoir calorifique volumique (en kilojoule par litre, kJ/L). Pour le gaz naturel, il est exprimé en kilowattheure par normaux mètre cube (noté kWh/Nm³).

Il existe 2 types de pouvoir calorifique :

pouvoir calorifique supérieur (PCS) : C'est l’énergie thermique libérée par la réaction de combustion d'un kilogramme de combustible. Cette énergie comprend la chaleur sensible, mais aussi la chaleur latente de vaporisation de l'eau, généralement produite par la combustion. Cette énergie peut être entièrement récupérée si la vapeur d'eau émise est condensée, c'est-à-dire si toute l'eau vaporisée se retrouve finalement sous forme liquide.
pouvoir calorifique inférieur (PCI) : C'est l’énergie thermique libérée par la réaction de combustion d'un kilogramme de combustible sous forme de chaleur sensible, à l'exclusion de l’énergie de vaporisation (chaleur latente) de l'eau présente en fin de réaction.

Le rendement d'une chaudière s'exprime comme le rapport entre la chaleur récupérée par la chaudière et la chaleur libérée par le combustible consommé. Or, le PCI est, par définition, toujours inférieur au PCS. Ceci explique pourquoi il est possible d'entendre parler de rendements de chaudières à condensation supérieurs à 100 %. Dans ce cas, le rendement est calculé à partir du PCI, ce qui "gonfle" artificiellement le rendement affiché. Ce procédé, permet de réellement comparer tous les types de chaudières (à condensation ou non) sur un pied d'égalité. Par contre, le calcul du rendement à partir du PCI n'est pas des plus honnêtes et une valeur supérieure à 100 % n'a aucun sens physique. Le rendement calculé sur PCS - qui est toujours inferieur à 100 % - devrait être utilisé pour évaluer les rendements de toutes les chaudières.

Par extension, il est possible de parle de PCS pour tout matériaux pouvant libérer de l'énergie sous forme de chaleur, même si la réaction libérant cette énergie n'est pas une réaction de combustion, en particulier, pour les matières radioactives utilisées pour la production de chaleur (on parle aussi, par extension, de combustible nucléaire). Dans ce cas PCI et PCS désignent respectivement l'énergie thermique théoriquement récupérable avec des techniques classiques (chaudière simple, réaction de fusion de l'uranium enrichi) et avec des techniques avancées (chaudière à condensation, réaction de fusion par neutrons rapide (surgénération)).

[modifier] Pouvoir calorifique de quelques combustibles

Pouvoir calorifique moyen
Combustible	MJ/kg	kJ/L	BTU/lb	kJ/mol
Hydrogène	141,79	12,75	61 000	286
Essence	47,3	35 475	20 400	---
Gazole (carburant Diesel)	44,8	38 080	19 300	---
Éthanol	29,7	21 300	12 800	1 300
Propane	50,35			2 219
Butane	49,51		20 900	2 800
Bois	15	---	6 500	---
Charbon	15-27	---	8 000 - 14 000	---

[modifier] Pouvoir calorifique inférieurs de composés organiques purs (à 25°C)

Pouvoir calorifique inférieur
Combustible	MJ/kg	kJ/L	BTU/lb	kJ/mol
Paraffines
Méthane	50,009	---	---	---
Éthane	47,794	---	---	---
Propane	46,357	---	---	---
Butane	45,752	---	---	---
Pentane	45,357	---	---	---
Hexane	44,752	---	---	---
Heptane	44,566	---	---	---
Octane	44,427	---	---	---
Nonane	44,311	---	---	---
Décane	44,240	---	---	---
Undécane	44,194	---	---	---
Dodécane	44,147	---	---	---
Isoparaffines
Isobutane	45,613	---	---	---
Isopentane	45,241	---	---	---
2-Méthylpentane	44,682	---	---	---
2,3-Diméthylbutane	44,659	---	---	---
2,3-Diméthylpentane	44,496	---	---	---
2,2,4-Triméthylpentane	44,310	---	---	---
Naphtènes
Cyclopentane	44,636	---	---	---
Méthylcyclopentane	44,636	---	---	---
Cyclohexane	43,450	---	---	---
Méthylcyclohexane	43,380	---	---	---
Oléfines
Éthylène	47,195	---	---	---
Propylène	45,799	---	---	---
But-1-ène	45,334	---	---	---
(Z)-But-2-ène	45,194	---	---	---
(E)-But-2-ène	45,124	---	---	---
Isobutène	45,055	---	---	---
Pent-1-ène	45,031	---	---	---
2-Méthylpent-1-ène	44,799	---	---	---
Hex-1-ène	44,426	---	---	---
Dioléfines
Buta-1,3-diène	44,613	---	---	---
Isoprène	44,078	---	---	---
Dérivés nitrés
Nitrométhane	10,513	---	---	---
Nitropropane	20,693	---	---	---
Acétyléniques
Acétylène	48,241	---	---	---
Méthylacétylène	46,194	---	---	---
But-1-yne	45,590	---	---	---
Pent-1-yne	45,217	---	---	---
Aromatiques
Benzène	40,170	---	---	---
Toluène	40,589	---	---	---
o-Xylène	40,961	---	---	---
m-Xylène	40,961	---	---	---
p-Xylène	40,798	---	---	---
Éthylbenzène	40,938	---	---	---
1,2,4-Triméthylbenzène	40,984	---	---	---
Propylbenzène	41,193	---	---	---
Cumène	41,217	---	---	---
Alcools
Méthanol	19,937	---	---	---
Éthanol	28,865	---	---	---
n-propanol	30,680	---	---	---
Isopropanol	30,447	---	---	---
n-Butanol	33,075	---	---	---
Isobutanol	32,959	---	---	---
Tertiobutanol	32,587	---	---	---
n-Pentanol	34,727	---	---	---
Ethers
Méthoxyméthane	28,703	---	---	---
Éthoxyéthane	33,867	---	---	---
Propoxypropane	36,355	---	---	---
Butoxybutane	37,798	---	---	---
Aldéhydes et cétones
Méthanal	17,259	---	---	---
Éthanal	24,156	---	---	---
Propanal	28,889	---	---	---
Butanal	31,610	---	---	---
Acétone	28,548	---	---	---
Autres espèces
Carbone (graphite)	32,808	---	---	---
Hydrogène	120,971	---	---	---
Oxyde de carbone	10,112	---	---	---
Ammoniac	18,646	---	---	---
Soufre	4,639	---	---	---