Flamme (combustion) 300429 31373323 2008-07-07T12:29:26Z Idioma-bot 192248 robot Ajoute: [[qu:Rapa]] [[Image:Australia Cairns Flame.jpg|thumb|right|100px|Flamme de torche]] Une '''flamme''' est une réaction de [[combustion]] vive se produisant dans une zone d'épaisseur faible: elle produit de la [[Transfert thermique|chaleur]] et émet en général de la [[lumière]]. == Phénomène visuel == [[Image:Bunsen burner flame types .jpg|thumb|right|200px|Différents types de flammes d'un [[bec Bunsen]] selon la quantité de [[dioxygène]] disponible.]] Dans une flamme, la lumière a deux sources : * la combustion est une réaction d'[[oxydo-réduction]], il y a donc des échanges d'[[électron]]s entre les atomes ; lorsque les électrons excités de ces molécules ou atomes descendent à un niveau d'énergie inférieur, la différence d'énergie étant émise sous la forme d'un [[photon]] ([[chimiluminescence]], c'est la partie bleue de la flamme ; * l'émission du [[corps noir]] : la combustion émet souvent des [[suie]]s, des particules riches en [[carbone]], qui sont chauffées, et émettent donc de la lumière (le phénomène est similaire au « fer rouge ») c'est la partie blanche de la flamme, avec des nuances allant du jaune au rouge. == Deux types de flammes == On distingue deux types de flamme : * la flamme de diffusion : dans ce cas-là, les réactants — [[combustible]] et [[comburant]] — sont séparés ; * la flamme de prémélange : dans ce cas-là, les réactants forment une [[phase (matière)|phase]] homogène. === Flamme de diffusion === [[Image:Flamme einer Öllampe.jpg|thumb|Flamme de diffusion avec une lampe à huile]] La '''flamme de diffusion''' est appelée ainsi car, les réactants étant séparés, ils doivent venir au contact l'un de l'autre, par le phénomène de [[diffusion]]. Les cas typiques sont : * la combustion des solides (bois, bougie, papier, …) * la combustion des liquides (essence, gazole, pétrole, …), sous forme « massive » (flaque, réservoir) ou de brouillard ([[moteur Diesel]]). * le [[moteur-fusée]] utilise des flammes de diffusion, typiquement hydrogène/oxygène ou kérosène/oxygène. * la combustion des gaz non mélangés à l'air, par exemple un gaz sortant directement d'une bouteille ne contenant pas d'air, une fuite sur une canalisation qui s'enflamme tout de suite. Dans le cas d'un feu de solides ou de liquides, la combustion produit de la chaleur ; cette chaleur provoque un phénomène de [[distillation]], de [[pyrolyse]] ou simplement de [[fusion]] puis de [[vaporisation]] qui produit un gaz inflammable, qui vient alimenter la flamme. Que ce soit donc un feu de solide, de liquide ou de gaz, on a : * au centre de la flamme : un gaz combustible ; * la flamme elle-même est une mince couche de gaz au sein de laquelle se déroule la réaction de combustion ; * à l'extérieur de la flamme : le gaz comburant, en général le dioxygène de l'air, et les produits de réaction (gaz et particules). Ce phénomène peut être très complexe ; par exemple, la combustion du [[kérosène]] dans les moteurs d'avion peut être décrite par {{formatnum:3500}} réactions faisant intervenir 225 espèces chimiques (Boyer, p. 57). Cette réaction est en général incomplète, puisque sur le lieu de la réaction, la mince couche de la flamme, le rapport entre combustible et comburant n'est pas idéal ([[stœchiométrie|non-stœchiométrique]]). On a donc des gaz très divers — [[dioxyde de carbone]] (CO<sub>2</sub>) et [[vapeur d'eau]] (H<sub>2</sub>O), souvent [[monoxyde de carbone]] (CO), autres gaz de réaction et gaz imbrûlés — ainsi que des particules de suie qui brûlent à leur tour. De plus, la haute température atteinte grâce à la combustion provoque la formation d'[[oxyde_d'azote|oxydes d'azote]]. ==== Anatomie ==== [[Image:Flamme diffusion gaz schema.svg|thumb|Flamme de diffusion]] La flamme de diffusion se compose de deux parties : # une partie bleue : c'est là que se déroule principalement la combustion, on a le combustible d'un côté, le [[comburant]] et les produits de réaction de l'autre ; la température est d'environ {{formatnum:1200}}&nbsp;°C ; # une partie allant du blanc au jaune ou à l'orange : les produits de combustion de la zone bleue chassent l'air, la zone est donc plus pauvre en dioxygène, on atteint une température de {{formatnum:1500}}&nbsp;°C et il y a production de [[suie]]. À {{formatnum:1500}}&nbsp;°C, les particules de suie émettent une lumière blanche (rayonnement du [[corps noir]]). Puis, en s'élevant, leur température s'abaisse, et elles émettent une lumière jaune. La forme de cette flamme est en grande partie due à la gravité et au phénomène de [[convection]] qui en découle : les gaz chauds montent du fait de la [[poussée d'Archimède]]. L'alimentation en comburant ne peut donc se faire que par les côtés. {{clr}} ==== Flamme en [[microgravité]] ==== [[Image:Candlespace.jpg|thumb|right|150px|Flamme de bougie en microgravité.]] En situation de [[microgravité]] ([[impesanteur]]), les différences de densité entre air chaud et air froid n'interviennent plus : la convection n'emporte pas les produits de la combustion ([[dioxyde de carbone|CO<sub>2</sub>]] par exemple) loin de la flamme. En conséquence, la flamme de diffusion adopte une forme sphérique et les produits de la combustion bloquent l'accès du [[dioxygène]] à la flamme. En l'absence de mouvements d'air provoqués (souffle par exemple), celle-ci tend à s'éteindre d'elle-même dans un délai assez bref. {{clr}} ==== Forme et cinétique ==== La forme et la cinétique de la flamme sont étudiés dans l'article ''[[Front de flamme]]''. === Flamme de prémélange === [[Image:Flametest--.swn.jpg|thumb|Flamme de prémélange avec écoulement du gaz]] Dans le cas de la '''flamme de prémélange''', le combustible est toujours un gaz, qui est parfaitement mélangé au comburant. On parle aussi de '''flamme aérée'''. Les exemples les plus courant sont : * le [[bec Bunsen]] et le brûleur de la cuisinière : ces dispositifs présentent une entrée d'air permettant aux gaz de se mélanger avant de sortir ; * le [[chalumeau]] : il est alimenté en gaz combustible et en dioxygène pur, le mélange se faisant avant la buse ; * le [[moteur à allumage commandé]] (moteur essence), l'allumage des gaz prémélangés étant réalisé par une bougie ; * les [[explosion]]s de gaz, et dans les incendies, les phénomènes de [[propagation rapide du feu]] ([[explosion de fumées]], [[embrasement généralisé éclair]], [[coup de grisou]]). Même si le mélange n'est pas idéal, le mélange intime des réactants fait que la combustion est plus efficace ; la flamme est donc plus chaude et ne produit pas de particules imbrûlées, elle est donc bleue. {{clr}} ==== Anatomie ==== [[Image:Flamme premelange gaz schema.svg|thumb|Flamme d'un bec Bunsen]] La flamme est là aussi une mince couche de gaz, qui est la frontière entre deux milieux : # les « gaz frais » (mélange combustible-comburant) d'un côté ; # les gaz brûlés (produits de réaction) de l'autre. Le schéma ci-contre montre une flamme de bec Bunsen ; dans ce cas-là, les gaz frais arrivent avec une certaine vitesse, le front de flamme progresse en sens inverse, ce qui fait que globalement, la flamme est immobile. Dans de nombreux cas, les gaz frais sont au repos par rapport au référentiel ; dans ce cas-là, le front de flamme se déplace. Selon sa vitesse de propagation, on parle de [[détonation]] (dans le cas supersonique) ou de [[déflagration]] (pour des vitesses de flamme subsoniques). {{clr}} ==== Propagation de la flamme ==== Les trois paramètres principaux de propagation de la flamme sont : * les proportions du mélange : plus on est proche de la [[stœchiométrie]], plus la flamme se propage vite ; * la température des gaz frais : plus la température est élevée (proche de la température provoquant l'inflammation spontanée), plus la propagation est élevée ; * l'écoulement des gaz : les obstacles et turbulences modifient la progression de la flamme. Le refroidissement du gaz frais permet ainsi de ralentir la progression de la flamme de prémélange, voire de l'arrêter : * dans un feu d'intérieur (local clos ou semi-clos), les sapeur-pompiers refroidissent la fumée en pulvérisant de l'eau (voir l'article ''[[Lutte contre l'incendie#Incendie dans un volume clos|Lutte contre l'incendie &gt; Feu en lieu clos]]'') ; * une grille peut bloquer la flamme : la grille, du fait de sa grande [[surface spécifique]], absorbe la chaleur de la flamme et l'empêche de se propager de l'autre côté ; cette propriété a été utilisée par [[Humphry Davy]] pour la conception des [[Mine (gisement)#L'éclairage|lampes de sûreté dans les mines]], mais aussi pour protéger les machines fonctionnant dans un milieu potentiellement explosif. ==== Forme et cinétique ==== La forme et la cinétique de la flamme sont étudiés dans l'article ''[[Front de flamme]]''. == Voir aussi == === Bibliographie === * Louis Boyer, ''Feu et flammes'', éd. Belin, coll. Pour la science, 2006, ISBN 2-7011-3973-2 {{Commonscat|Flame|les flammes}} {{portail physique}} [[catégorie:feu]] [[ar:لهب]] [[cy:Fflam]] [[de:Flamme]] [[en:Flame]] [[es:Llama (química)]] [[fa:شعله]] [[it:Fiamma]] [[ja:炎]] [[lt:Liepsna]] [[nap:Fiamma]] [[nl:Vlam]] [[no:Flamme]] [[pl:Płomień]] [[qu:Rapa]] [[scn:Ciamma]] [[simple:Flame]] [[su:Seuneu]] [[zh:焰]]