Pourquoi « rajouter » du combustible sur un feu presque éteint
fait-il jaillir une colonne de flammes ?
Le feu du barbecue faiblit. On se dit qu'on va juste rajouter un peu d'allume-feu — ce « juste un peu » provoque chaque été de graves brûlures. Au moment où l'on verse, la flamme remonte d'un coup jusqu'au flacon, qui se transforme en gerbe de feu et en jet de liquide enflammé. Comprendre le mécanisme permet de saisir que ce n'est pas de la « malchance » mais un phénomène qui peut toujours se produire, pour des raisons purement physiques.
Un barbecue d'été au bord d'une rivière. Le charbon peine à prendre, la flamme a disparu. « Il en faut peut-être un peu plus », se dit-on en attrapant le flacon de gel allume-feu pour en presser directement sur le charbon.
Le charbon reste noir. Pas de fumée. Le feu semble éteint.
Mais est-il vraiment éteint ? À l'intérieur, une chaleur rouge subsiste, et une flamme d'alcool est presque invisible en plein jour, en extérieur. Que se passe-t-il si l'on verse quand même ? C'est ce que cet article va détailler.
Deux raisons seulement expliquent le danger
L'alcool et les combustibles similaires ne brûlent pas à l'état liquide. Ce qui brûle, c'est la vapeur qui s'élève de la surface. Comme elle se disperse dans l'air, le feu n'a pas besoin de toucher le liquide : il peut « traverser » jusqu'au flacon en suivant la vapeur.
L'espace intérieur du flacon est lui aussi rempli de vapeur. Si le feu y pénètre, elle s'embrase d'un coup, et le gaz qui se dilate pousse le contenu vers l'extérieur. Le liquide enflammé peut alors gicler sur plusieurs mètres et atteindre les personnes autour — c'est le vrai visage de cet accident.
Ce n'est pas « le liquide versé qui prend feu », mais « le feu qui traverse un pont de vapeur et transforme le flacon lui-même en lance-flammes ». C'est ce point, contraire à l'intuition, qui est au cœur du problème. Voyons cela dans l'ordre.
Raison 1 : le feu remonte en empruntant un « pont de vapeur »
À la surface d'un combustible liquide s'élève, selon la température, une vapeur inflammable invisible. La température à partir de laquelle cette vapeur commence à apparaître (le point d'éclair) varie beaucoup selon le combustible : le kérosène n'en dégage presque pas en dessous d'environ 40 °C, alors que les alcools en émettent dès environ 13 °C. Autrement dit, en extérieur l'été, le goulot du flacon déborde en permanence de vapeur.
Quand on incline le flacon pour verser, la vapeur s'échappe avant le liquide lui-même. La vapeur d'alcool, plus lourde que l'air, coule comme une rivière invisible vers le bas, en direction du charbon. Si une petite flamme ou une braise assez chaude se trouve sur son chemin, la vapeur s'enflamme, et la flamme remonte alors instantanément le trajet de la vapeur, en sens inverse, jusqu'au flacon tenu en main. Quand les témoins racontent que « le feu a volé jusqu'à eux », c'est exactement ce trajet inverse le long de la vapeur qu'ils décrivent.
Raison 2 : le flacon se transforme en « lance-flammes »
Le feu qui a remonté jusqu'au goulot du flacon ne s'arrête pas là. L'espace intérieur du flacon est lui aussi rempli d'un mélange de vapeur de combustible et d'air. Si le feu y pénètre, une combustion brutale se produit à l'intérieur, et le gaz dilaté, cherchant une issue, fait jaillir violemment le contenu par le goulot.
Ce phénomène a été reproduit expérimentalement : on a constaté que le liquide enflammé peut gicler en un jet continu sur plusieurs mètres. Ce qui est terrifiant, c'est que la personne qui verse n'est pas la seule exposée. Les archives d'accidents rapportent à plusieurs reprises des cas où le liquide enflammé a atteint un enfant présent ou une personne se trouvant en face. Le combustible en gel a tendance à coller aux vêtements et à la peau et à continuer d'y brûler, ce qui aggrave souvent la gravité des brûlures.
La plupart de ces accidents surviennent dans des situations où l'on pense que « le feu s'affaiblissait, donc c'était sans danger ». Or :
- Une flamme d'alcool est d'un bleu pâle, presque invisible en plein jour à l'extérieur. Elle peut sembler éteinte alors qu'elle brûle encore.
- Même sans flamme visible, une braise rouge ou un charbon très chaud suffit à enflammer la vapeur.
- Si les vêtements de quelqu'un prennent feu, ne courez surtout pas : allongez-vous sur place et roulez sur vous-même pour étouffer les flammes. Les personnes autour doivent verser une grande quantité d'eau et appeler immédiatement les secours. Si le feu qui a jailli se propage, ne tentez pas de l'éteindre vous-même : éloignez-vous, mettez-vous à l'abri et suivez les instructions des pompiers.
Alors, que faire ?
- Ne jamais rajouter de combustible sur quelque chose d'allumé ou de chaud« Ça a l'air éteint » n'est pas fiable. Mettez l'allume-feu en place dès le départ, sur le charbon, et n'allumez qu'une seule fois. Si le feu manque de vigueur, éventez-le avec un éventail ou ajoutez du charbon neuf et attendez.
- Gardez le flacon de combustible fermé et loin du feuLa vapeur est invisible et s'écoule sous le vent. Refermez-le à chaque usage, et rangez-le à quelques mètres du feu, du côté d'où vient le vent.
- Ne laissez pas les enfants se tenir près de la personne qui manipule le feuLors d'un jet enflammé, ce sont parfois les personnes autour, plus que celle qui verse, qui sont gravement blessées. Gardez un seau d'eau ou un extincteur à portée, et vérifiez ensemble son emplacement avant d'allumer le feu.
En résumé
Deux raisons expliquent pourquoi une colonne de flammes jaillit quand on rajoute du combustible. ① Ce qui brûle n'est pas le liquide mais une vapeur invisible, et le feu remonte ce pont de vapeur jusqu'au flacon tenu en main. ② Quand le feu gagne la vapeur à l'intérieur du flacon, le gaz qui se dilate fait jaillir le contenu enflammé, et le flacon se transforme en lance-flammes. Aux températures estivales, un flacon de combustible à base d'alcool dégage en permanence de la vapeur. Le raisonnement du « juste un peu » ne tient pas face à la physique.
La colonne de flammes ne vient pas du liquide qu'on a versé.
C'est le feu qui a rejoint la vapeur invisible qui fuyait déjà, avant même qu'on ne verse.
La même physique — une vapeur invisible qui s'enflamme — explique aussi pourquoi on redoute l'électricité statique dans les stations-service. Les détails sont dans cet article. Pourquoi il ne faut jamais verser d'eau sur un feu d'huile de friture, c'est expliqué dans cet article.
- Déposez une goutte d'alcool désinfectant sur le dos de la main et constatez qu'elle s'évapore aussitôt en donnant une sensation de froid (c'est la preuve qu'elle se transforme en vapeur)
- Ouvrez le flacon d'alcool et approchez la main juste au-dessus du goulot, sans le toucher, pour sentir son odeur caractéristique
- Repérez jusqu'où « porte » cette odeur — c'est la zone où s'étend la vapeur
※ Aucun feu n'est utilisé ici. Garder à l'esprit que « là où l'on sent l'odeur, la vapeur inflammable est présente » est le premier pas pour appliquer ces connaissances dans la vie réelle.
Pour aller plus loin ― vocabulaire, formules et liens avec les manuels scolairesDu collège aux matières spécialisées de l'université : le niveau de chaque partie est indiqué
- CollègeCe qui s'apprend en sciences au collège
- LycéeCe qui s'apprend en « chimie de base » et « chimie » au lycée
- Lycée +Contenu approfondi du lycée, ou encart des manuels
- UniversitéContenu non enseigné au lycée, relevant de matières universitaires spécialisées (génie de la combustion, ingénierie de la sécurité)
- RechercheCe qui n'est même pas encore enseigné comme « établi » à l'université, mais fait l'objet de recherches en cours
CollègeVocabulaire : cet accident a un nom
- Point d'éclair : température à partir de laquelle la surface d'un liquide commence à émettre une vapeur suffisamment concentrée pour s'enflammer au contact d'une flamme. L'éthanol se situe autour de 13 °C, le kérosène à partir d'environ 40 °C.
- Retour de flamme (flashback) : phénomène où la flamme remonte, en suivant la vapeur inflammable, jusqu'à sa source (comme un flacon).
- Gel allume-feu : allume-feu en gel à base d'alcool. Les autorités japonaises de protection des consommateurs multiplient les mises en garde, car ce produit est au cœur de la plupart de ces accidents de rajout.
- Plage d'inflammabilité : intervalle de concentration dans lequel un mélange de vapeur et d'air peut brûler. Trop concentré ou trop dilué, il ne brûle pas.
CollègeLycéeVérification par le calcul : à quel point un flacon d'été est-il « prêt à s'enflammer » ?
Calculons aussi l'énergie contenue dans ce « petit peu » que l'on rajoute.
| Écriture symbolique | Q = q × V (à comparer avec Qeau = c × m × ΔT) |
| En mots | Chaleur dégagée par la combustion = énergie de combustion par mL × volume rajouté. À comparer avec : chaleur nécessaire pour chauffer de l'eau = chaleur spécifique × masse d'eau × élévation de température |
| D'où vient cette formule | La chaleur dégagée par la combustion d'un combustible est une valeur propre à chaque substance (chaleur de combustion), multipliée par la quantité. Du côté de l'eau, il s'agit simplement de la définition de la chaleur spécifique. Les deux reposent sur la conservation de l'énergie |
Signification des symboles et unités : Q est la chaleur dégagée (kJ), q l'énergie de combustion par mL (kJ/mL), V le volume rajouté (mL), c la chaleur spécifique de l'eau (kJ/(kg·°C)), m la masse d'eau (kg), ΔT l'élévation de température (°C).
| Point d'éclair approximatif de l'éthanol | environ 13 °C |
| Température estivale en extérieur | on prend 30 °C |
| Dépassement du point d'éclair | 30 − 13 = 17 (°C) |
Un dépassement de 17 °C signifie que le goulot du flacon émet en permanence une vapeur assez concentrée pour s'enflammer dès qu'une flamme s'en approche. Même en hiver ou en intérieur, dès que la température dépasse 13 °C, la même condition s'applique.
| Énergie de combustion approximative de l'éthanol par mL | environ 20 kJ |
| Volume rajouté | on prend 50 mL |
| Énergie libérée | 20 × 50 = 1000 (kJ) |
| Comparaison : chaleur pour porter 1 L d'eau de 20 °C à ébullition | 4,2 × 80 = 336 (kJ) |
| Ce que représente vraiment ce « petit peu » | 1000 ÷ 336 ≈ 3 (litres d'eau qu'on pourrait faire bouillir) |
Ce « petit peu » de la taille d'une paume contient l'énergie nécessaire pour faire bouillir trois bouilloires d'eau. C'est cette énergie qui se libère d'un coup dans la colonne de flammes.
LycéePourquoi la vapeur s'écoule-t-elle « vers le bas » ?
La masse molaire de l'éthanol est de 46, supérieure à la masse molaire moyenne de l'air (environ 29), si bien que la vapeur est environ 1,6 fois plus dense que l'air. C'est pourquoi elle ne s'élève pas comme de la fumée, mais s'étale en s'enfonçant vers le bas, au ras du sol. La vapeur d'essence (3 à 4 fois plus dense que l'air) présente cet effet de façon encore plus marquée, et des accidents de retour de flamme provoqués par une source d'allumage éloignée sont connus. La notion de « distance de sécurité » par rapport au feu doit donc se fonder non pas sur la flamme visible, mais sur la vapeur invisible.
Lycée +UniversitéPourquoi le flacon se met-il à « jaillir » ?
Lycée +Dans l'espace intérieur du flacon, la vapeur et l'air se mélangent. Lorsque ce mélange se trouve dans la plage d'inflammabilité et que le feu y pénètre, le gaz intérieur se dilate brutalement sous l'effet de la chaleur de combustion. Le seul point de sortie étant le goulot, le gaz en expansion pousse d'abord le liquide vers l'extérieur — le même principe qu'une fusée à bouteille — et le liquide enflammé est ainsi projeté.
UniversitéLa plage d'inflammabilité est officiellement appelée « limites d'explosivité » (limite inférieure et limite supérieure d'explosivité). Ce phénomène a été étudié expérimentalement en génie de la combustion : on a constaté qu'un flacon à goulot étroit, ou déjà à moitié vide (donc avec un plus grand volume de vapeur), produit un jaillissement plus violent, et que lorsque le liquide projeté se disperse en fines gouttelettes, la flamme peut s'étendre de façon explosive. Aux États-Unis, des produits de gel combustible pour cheminées d'intérieur, impliqués dans de nombreux accidents similaires, ont fait l'objet de rappels, et l'ajout d'un dispositif pare-flamme (« flame arrester ») sur les flacons a été envisagé comme mesure de prévention.
📖 Pour la démonstration des formules et pour aller plus loin : Point d'éclair (Wikipédia, en japonais) ／ Limites d'explosivité / plage d'inflammabilité (Wikipédia, en japonais)
RechercheCe qui n'est pas encore bien compris
Cet accident paraît simple, mais sa prévision quantitative reste un sujet de recherche actif.
- La frontière entre les conditions qui déclenchent un retour de flamme et celles qui ne le déclenchent pas. L'écoulement de la vapeur est sensible au vent, à la température et à la façon de verser ; un même geste peut, une fois, provoquer un accident, et l'autre non. Comprendre ce comportement probabiliste est un enjeu de la recherche expérimentale.
- La modélisation de la trajectoire du liquide enflammé projeté. La distribution de taille des gouttelettes, la distance parcourue, et la façon dont le feu se propage une fois sur un vêtement déterminent la gravité des brûlures, mais les modèles de prédiction restent en développement.
- La conception de combustibles et de flacons intrinsèquement résistants au retour de flamme. Des produits utilisant des épaississants pour limiter l'émission de vapeur, ou des flacons dotés de structures anti-retour de flamme, ont été développés, mais la recherche du meilleur compromis entre facilité d'usage et sécurité se poursuit.
Autrement dit, le contenu de cet article reste « une explication fondée sur ce que l'on sait actuellement ». Tant que le phénomène ne peut pas être prédit avec certitude, la seule réponse fiable, à ce jour, pour ramener le risque à zéro, est la règle : ne jamais rajouter de combustible.
Liens avec les programmes scolaires (par niveau)
| Niveau | Matière / unité | Passage correspondant de l'article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences · changements d'état / combustion de la matière | Le fait que c'est la vapeur, et non le liquide, qui brûle ; calcul ① |
| Lycée | Chimie de base / chimie · masse molaire et densité, chaleur de combustion | Pourquoi la vapeur est plus lourde que l'air ; calcul énergétique ② |
| Lycée + | Chimie · contenu approfondi sur les propriétés des gaz | Mécanisme de dilatation et de jaillissement du mélange dans le flacon |
| Université | Génie de la combustion / ingénierie de la sécurité | Études expérimentales sur le retour de flamme, pare-flammes |
| Recherche | Science des incendies (non résolu) | Frontière des conditions de retour de flamme, modèle de dispersion des gouttelettes, conception sûre |
| ― | Prévention / éducation à la sécurité | Ne pas rajouter de combustible, refermer le flacon, éloigner les enfants, réaction en cas de vêtement enflammé |
- Mises en garde de l'Agence de la consommation (消費者庁, Consumer Affairs Agency) et du Centre national de la vie des consommateurs (国民生活センター) du Japon (cas d'accidents de colonnes de flammes et de brûlures liés au rajout d'allume-feu lors de barbecues, et mesures de prévention).
- Documents de communication du Bureau des pompiers de Tokyo (東京消防庁) et de services d'incendie régionaux (accidents de retour de flamme liés aux combustibles à base d'alcool, conduite à tenir « s'arrêter, s'allonger, rouler » en cas de vêtement enflammé).
- Documents publics de la U.S. Consumer Product Safety Commission relatifs au rappel de combustibles en gel pour cheminées de table et au phénomène de jaillissement de flamme (« flame jetting »).
- Manuels de référence en génie de la combustion et en manipulation des matières dangereuses (point d'éclair, plage d'inflammabilité, densité de vapeur, retour de flamme).
※ Cet article est une vulgarisation scientifique destinée au grand public. Pour toute manipulation réelle du feu, suivez les instructions du fabricant et les règles du lieu concerné. En cas d'accident, suivez les consignes des pompiers, des autorités locales et du personnel médical. Les valeurs numériques indiquées sont des ordres de grandeur destinés à faciliter la compréhension du mécanisme.