La combustion est une réaction chimique exothermique (c’est-à-dire accompagnée d’une production d'énergie sous forme de chaleur ).
La réaction chimique (Une réaction chimique est une transformation de la matière au cours de laquelle les...) de combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la...) ne peut se produire que si l'on réunit trois éléments : un combustible (Un combustible est une matière qui, en présence d'oxygène et d'énergie, peut se...), un comburant (Un comburant est un corps chimique qui a pour propriété de permettre la combustion d'un...), une énergie d'activation (Activation peut faire référence à :) en proportion suffisante. On représente de façon symbolique cette association par le triangle (En géométrie euclidienne, un triangle est une figure plane, formée par trois points...) du feu (Le feu est la production d'une flamme par une réaction chimique exothermique d'oxydation...).
Le combustible peut être:
Ce peut être un mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses...) de différents corps.
Le comburant est l’autre réactif de la réaction chimique. La plupart du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...), il s’agit de l’air ambiant, et plus particulièrement de l’un de ses composants principaux, le dioxygène (Le dioxygène est une molécule composée de deux atomes d'oxygène, notée O2,...). En privant un feu d’air, on l’éteint ; par exemple, si on place une bougie (La bougie est un objet servant en général à éclairer, composé d'un corps...) chauffe-plat allumée dans un bocal de confiture et qu’on ferme le bocal, la flamme s’éteint ; à l’inverse, si l’on souffle sur un feu de bois, cela l’active (on apporte plus d’air). Dans certains chalumeaux, on apporte du dioxygène pur pour améliorer la combustion.
Dans certains cas très particuliers (souvent explosifs), le comburant et le combustible sont un seul et même corps (par exemple la célèbre nitroglycérine (La nitroglycérine, ester trinitrique du glycérol, trinitroglycérine, trinitrate de...), molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui...) instable comportant une partie oxydante greffée sur une partie réductrice).
La réaction est déclenchée par une énergie d’activation. La production de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...) permet à cette réaction de s’auto-entretenir dans la plupart des cas, voire de s'amplifier en une réaction en chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :).
L’énergie d’activation est le déclencheur (En programmation procédurale, un déclencheur (trigger en anglais) est un dispositif...) du feu. Il s’agit généralement de chaleur. Par exemple, ce sera l’allumette que l’on frotte, le câble électrique qui chauffe, ou une autre flamme (propagation du feu), étincelle (de l’allume-gaz, de la pierre du briquet (Un briquet est un dispositif pyrotechnique autonome, destiné à produire une flamme. Le...) ou d’un appareil électrique qui se met en route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie...) ou s’arrête). Mais il y a d’autres façons de fournir l’énergie d’activation : électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la...), radiation (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se...), pression… qui permettront toujours une augmentation de la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...).
Pour éteindre une réaction de combustion, il faut supprimer un de trois éléments du triangle du feu :
La réaction de combustion, comme toutes les réactions, est la rupture des liaisons entre les molécules de deux corps, et la création de nouvelles molécules plus stables chimiquement.
La combustion est une réaction d'oxydo-réduction, en l’occurrence l’oxydation d’un combustible par un comburant ;
Certains composés chimiques, appelés catalyseurs (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ;...), modifient par leur présence la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) d’énergie nécessaire pour activer la réaction, soit en la réduisant (activateur), soit en l’augmentant (inhibiteur).
Dans le cas des combustibles solides, l’énergie d’activation va permettre de vaporiser ou de pyrolyser le combustible. Les gaz, ainsi produits, vont se mélanger au comburant et donner le mélange combustible. Si l’énergie produite par la combustion est supérieure ou égale à l’énergie d’activation nécessaire, la réaction de combustion s’auto-entretient.
La quantité d’énergie produite par la combustion est exprimée en joules (J) ; il s'agit de l'enthalpie de réaction (L'enthalpie de réaction est une grandeur de réaction associée à...). Dans les domaines d'application (fours, brûleurs, moteurs (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique,...) à combustion interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la...), lutte contre incendie), on utilise souvent le notion de pouvoir calorifique, qui est l'enthalpie (L'enthalpie (du préfixe en- et du grec thalpein: chauffer) est une fonction d'état de la...) de réaction par unité de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) de combustible ou l'énergie obtenue par la combustion d'un kilogramme (Le kilogramme (symbole kg) est l’unité de masse dans le Système international...) de combustible, exprimée en général en kilojoule par kilogramme (noté kJ/kg ou kJ·kg-1).
Les combustions d'hydrocarbures dégagent de l'eau sous forme de vapeur (). Cette vapeur d'eau contient une grande quantité d'énergie. Ce paramètre (Un paramètre est au sens large un élément d'information à prendre en compte...) est donc pris en compte de manière spécifique pour l'évaluation du pouvoir calorifique, et l'on définit :
La différence entre le PCI et le PCS est la chaleur latente (L'enthalpie de changement d'état, molaire ou massique, correspond à la quantité de chaleur...) de vaporisation de l’eau (Lv) multipliée par la quantité de vapeur produite (m), qui vaut à peu-près 2 250 kJ·kg-1 (cette dernière valeur dépend de la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) et de la température).
On a la relation .
La combustion est caractérisée par la vitesse du front de flamme :
L'oxydation des métaux est en général lente (La Lente est une rivière de la Toscane.). La chaleur dégagée est donc forte et est lentement dissipée dans l'environnement ; c'est le domaine de la corrosion (La corrosion désigne l'altération d'un matériau par réaction chimique avec un...) (par exemple la rouille du fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le...) et de l'acier).
Cependant, dans certains cas, l'oxydation est violente et constitue donc une combustion. Il existe cinq cas notables :
La combustion est utilisée dans le domaine de l’astronautique pour fournir l’énergie de propulsion (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant....) des engins spatiaux. Les termes correspondants en anglais sont burning et combustion.
Selon le type de combustion employée dans un propulseur, on parle de :