Un feu.
Ce titre fait référence aux températures remarquables d’un matériau combustible :

  • le point éclair
  • le point d’inflammation
  • le point d’auto-inflammation

Il ne faut pas les confondre et cet article va, je l’espère, clarifier tout ça en expliquant ce qui se passe à chacune de ces températures.

Petit point de physique-chimie

Avant d’entrer dans les détails, il faut parler science dure. Rien de compliqué, mais il faut poser quelques bases.

Déjà, une combustion, c’est une réaction chimique : un combustible (du pétrole, du gaz, du papier…) réagit avec un comburant (l’oxygène de l’air, généralement) et transforme tout ça en produits de combustion (CO2, eau, fumées, suies…).

Certaines réactions chimiques se produisent seules : il suffit de mettre les réactifs en présence l’un de l’autre et hop, ça réagit.

D’autres réactions chimiques ont besoin d’un petit coup de pouce pour s’amorcer : un peu comme des dominos placés debout : les dominos debout sont un système relativement instable, mais si l’on ne fait rien, rien ne se passe : bien qu’instable, un domino debout est à l’équilibre. Ce n’est que si l’on pousse le premier domino que tous les dominos finissent par tomber les uns après les autres.

Ensuite, quand on laisse un composé combustible volatile comme de l’alcool ou de l’essence à l’air libre, des molécules du combustible passent à l’état de gaz dans l’air. Ces gaz vont se diffuser partout dans l’air alentour.

Bien-sûr, plus il fait chaud, plus l’évaporation est importante.

Cette dernière information est importante, car elle va expliquer à elle seule la différence entre le point d’éclair et celui d’inflammation.

Température de point éclair

Des trois températures listées, c’est la plus basse.

Le point éclair correspond à la température minimale à laquelle l’évaporation est suffisante pour que l’air autour d’un combustible volatile soit explosif en présence d’une source d’ignition.

En des termes plus simples, si l’on est au-dessus du point éclair et que l’on approche une allumette, alors les vapeurs s’enflamment.

En dessous du point éclair, il n’y a simplement pas assez de vapeur pour amorcer une combustion : les quelques molécules ne vont produire ni flamme ni explosion.

Au point d’éclair, l’évaporation suffit pour produire un mélange explosif, mais n’est pas suffisante pour que la combustion perdure. La combustion d’éclair va consommer d’un coup toute la vapeur du combustible, mais la production de nouvelles vapeurs n’est pas assez rapide pour que la flamme perdure.
Il y a donc une inflammation, mais celle-ci est brève.

Cela reste dangereux : l’explosion peut faire des dégâts, mais il n’y a pas d’incendie.

Point d’inflammation

Après le point éclair, on trouve le point d’inflammation. La température étant ici plus élevée, la production de vapeur due à la température est plus soutenue. En particulier, elle est suffisante pour renouveler la vapeur qui est mise à brûler à l’approche d’une source d’ignition (allumette par exemple).

On peut donc retirer l’allumette, le mélange continue de brûler : la vapeur est renouvelée assez rapidement pour entretenir le processus de production/consommation des vapeurs.

Bien souvent, c’est la chaleur produite par la flamme à un instant T qui suffit à produire le surplus de vapeur qui va donc brûler à l’instant T+1 et produire encore plus de chaleur, donc de vapeur, et ainsi de suite.

Une fois que ça brûle, donc, l’incendie est déclaré et perdure : il ne s’éteindra plus tout seul. La seule solution est de manquer d’oxygène (le comburant, qui peut manquer dans une pièce fermée) soit de combustible : quand tout est parti en fumée, forcément ça s’arrête.

Point d’auto-inflammation

Pour le point éclair et de point d’inflammation, il fallait obligatoirement apporter une source d’ignition, comme une allumette ou une étincelle, pour obtenir une réaction de combustion. Il ne faisait pas encore assez chaud pour que les vapeurs s’embrassent d’elles-mêmes.

Au-dessus du point d’auto-inflammation, c’est différent : la température est maintenant suffisante pour que les vapeurs et l’air s’enflamment tout seuls, sans l’aide d’une allumette : le simple contact de l’air chaud avec les vapeurs suffit.

La raison à ça est que plus on chauffe, plus les gaz (vapeur et air) s’agitent au niveau moléculaire : les atomes s’entrechoquent plus fortement et la probabilité qu’il y ait une réaction chimique entre deux molécules est bien plus grande. À partir de là, il suffit qu’un petit peu de vapeur réagisse, brûle et dégage de la chaleur pour que l’ensemble s’enflamme.

L’incendie est donc initié purement par la source de chaleur. Il n’y a pas besoin d’une étincelle, d’une braise ou autre. Il fait chaud et parfois ça suffit à produire du feu. Ceci est une des causes des incendies d’origine électrique : un fil qui surchauffe à cause d’un court circuit et ça s’enflamme : il n’y a pas forcément besoin d’étincelles ou d’arcs électriques.

Pour résumer

Ce qui brûle sont toujours des vapeurs : la chaleur décompose la matière, produit des gaz et c’est ça qui brûle.

Les points d’éclair et d’inflammation dépendent de la quantité de vapeur produite : si l’on ajoute une source d’ignition, alors les vapeurs peuvent s’enflammer. Au point éclair, une fois que les vapeurs ont brûlé, c’est fini : la quantité de vapeur n’est plus suffisante pour que la combustion se poursuive.

Au point d’inflammation, plus chaud, la quantité de vapeurs devient suffisante pour entretenir la combustion.

Encore plus chaud, au point d’auto-inflammation, les vapeurs produites sont à une température suffisamment élevée pour s’enflammer toutes seules, sans source d’ignition extérieure. Étant plus chaud que le point d’inflammation, la combustion peut ici également s’entretenir.

Anecdote : Fahrenheit 451

Le titre de l’ouvrage de Ray Bradburry — Fahrenheit 451 — fait référence à la température d’auto-inflammation d’un livre, en particulier du papier, exprimé sur l’échelle de température Fahrenheit.

Ce titre fait référence au scénario : un monde dystopique où les livres sont interdits, raflés, et brûlés.

451 °F correspondent à 232,8 °C. Il s’agit donc de la température à laquelle le papier est suffisamment chaud pour s’enflammer tout seul, sans autre source de chaleur.

Ainsi si vous versiez de l’aluminium fondu (660 °C) ou du plomb fondu (328 °C) sur du papier, ce dernier s’enflamme immédiatement, même sans flamme, étincelle ou source incandescente.

Image d’en-tête de David von Diemar

3 commentaires

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JeromeS écrit :

Pour donner quelques exemples :

Les moteurs essence fonctionnent sur le principe du point d'éclair et d'inflammation : l'essence pulvérisée en micro gouttelettes par les injecteurs est mélangée à l'air dans le cylindre et c'est la bougie d'allumage qui vient ponctuellement créer l'étincelle permettant la combustion.
L'essence ayant un point d'éclair de −40 °C, le moteur n'a pas besoin de bougie de préchauffage pour démarrer même lors d'un hiver rude.

Les moteurs diesel quant à eux fonctionnent sur le principe d’auto-inflammation : le gasoil pulvérisé en micro gouttelettes par les injecteurs est mélangé à l'air dans le cylindre, et c'est cette fois la pression à l'intérieur du cylindre, qui permet une élévation suffisante de la température pour démarrer l’auto-inflammation.
Le moteur diesel n'a donc pas de bougie d'allumage. Il possède néanmoins des bougies de préchauffage utilisées uniquement lors du démarrage afin de créer un point chaud dans le cylindre et faciliter l'auto-inflammation.
Le gasoil possède un point d'éclair de 55°C supérieur à l'essence mais un point d'auto-inflammation de 220 °C inférieur à l'essence.

Bonus:
L'essence possède un point d'auto-inflammation de 300 °C, bien plus haut que le diesel avec 220°C, mais il pourrait en théorie fonctionner par auto-inflammation comme un diesel. C'est d'ailleurs ce qu'est récemment parvenu à commercialiser Mazda dans l'un de ces derniers moteurs essences fonctionnant par auto-inflammation, mais la nécessité d'atteindre des pressions très élevées ont rendu compliqué le développement de ce type de fonctionnement.

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Le Hollandais Volant écrit :

@JeromeS : Merci pour ces précisions !
Mazda était aussi un des derniers (et un des rares) à utiliser le moteur Wankel (à piston rotatif). Tu sais si c’est lié ?

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anita écrit :

pour les hydrocarbures, les risques d'incendie et d'explosion dépendent des caractéristiques physico-chimiques de chaque hydrocarbure, identifiées notamment par les critères suivants :
- La température d'auto-inflammation est la température minimale pour laquelle il y a une inflammation spontanée au contact d'une surface, ou partie de surface portée à une température, sans nécessité de la présence d’une flamme.
- Le point d’éclair est la température minimale à laquelle le produit émet suffisamment de vapeurs pour former, avec l’air ambiant, un mélange gazeux qui s’enflamme momentanément sous l’effet d’une source d’ignition (flamme), mais pas suffisamment pour que la combustion s'auto-entretienne.

Un hydrocarbure qui a un point éclair :
• inférieur à 0°C est " extrêmement inflammable " (exemples : essence, benzène),
• compris entre 0°C et 21°C est " très inflammable " (exemple : toluène),
• compris entre 21°C et 55°C est " facilement inflammable " (exemple : gazole).
• compris entre 55°C et 100°C est " inflammable ".
- La température d’inflammabilité est la température minimale pour maintenir une inflammation (généralement 2 à 3°C au-dessus du point d'éclair). Les hydrocarbures ayant donc un point d’éclair bien inférieur à la température ambiante, en présence d’une flamme nue, d’une étincelle ou d’une source de chaleur importante, s’enflamment instantanément et durablement.
- La limite d’explosivité est une zone de concentration située entre deux limites de concentration en gaz ou vapeurs mélangée à l’air, en deçà (pas assez de combustible) et au delà (pas assez de comburant) desquelles une flamme n’est plus en mesure de se propager par elle-même.
source : https://www.officiel-prevention.com/dossier/protections-collectives-organisation-ergonomie/risque-chimique-2/la-prevention-des-risques-professionnels-des-hydrocarbures


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