Chauffer de l’eau pour obtenir de la glace, cela paraît absurde, pourtant c’est la manière la plus rapide d’en obtenir: on appelle cela le paradoxe Mpemba.
Pour savoir qui de l’eau chaude ou de l’eau froide a tendance à geler le plus rapidement, de nombreuses expériences ont été réalisées que ce soit par des amateurs curieux ou par des scientifiques. À première vue, il semblerait que ce soit l’eau froide qui atteint le stade de gel le plus rapidement, car elle a moins de chaleur à perdre pour passer à l’état solide. Pourtant, c’est beaucoup plus compliqué que cela…
Expérience en vidéo
Dans cette vidéo, réalisée par Scilabus, deux bacs à glaçons ont été placés dans le congélateur: le premier est rempli d’eau chaude (68,3 degrés), tandis que le deuxième présente de l’eau tiède (21,9 degrés). Les premières glaces se forment après 1h25 d’expérience, et aussi étonnant que cela puisse paraître, c’est dans le bac contenant l’eau chaude que la transformation a eu lieu.
On constate que la glace est beaucoup plus compacte quand le liquide est bouillant au départ, et apparaît en avance par rapport au liquide froid. Mais comment est-ce possible ?
Un phénomène appelé « Effet MPEMBA »
Que ce soit aujourd’hui alors que nous sortons de l’hiver ou dans le passé, ce phénomène a toujours été observé. Des savants comme Aristote ou René Descartes par exemple se sont déjà penchés sur la question. Quand l’eau chaude gèle plus rapidement que l’eau froide, on appelle cela le paradoxe Mpemba, mais cela n’arrive que lorsque les conditions sont identiques (mis à part la température de l’eau bien-sûr). En effet, il ne faut pas que le liquide présente de l’agitation ni que des particules ou des gaz entrent en contact avec l’eau, et les récipients doivent être identiques.
Températures mesurées à partir de la vidéo / Crédit photo: Scilabus
Sur le graphisme, on constate effectivement que c’est l’eau froide qui atteint le plus rapidement une température de 0° Celsius, pourtant l’eau bouillie rattrape très vite les données: les courbes se rejoignent pour n’en former plus qu’une. Plus l’eau est chaude, plus le passage d’un état à un autre sera rapide: quand elle est vraiment bouillante et qu’on la lance à l’extérieur quand il gèle, la transformation est immédiate.
Les hypothèses des scientifiques
Les scientifiques ont émis de nombreuses hypothèses concernant l’effet Mpemba. Il apparaît lorsque plusieurs critères sont réunis. Voici les trois explications les plus plausibles:
– Évaporation : quand l’eau s’évapore, la masse d’eau diminue puisqu’elle se transforme en vapeur, il y a donc moins de surface à refroidir. Quand la chaleur s’évacue, il peut y avoir une perte de certains gaz qui sont plus susceptibles de geler, d’où le fait que l’eau chaude devient plus vite un glaçon que l’eau froide.
– Convection : ce mot désigne les mouvements internes qui animent un fluide. Comme les courants de convection sont plus présents dans l’eau chaude, les transferts thermiques sont plus rapides entre elle et son environnement: le déplacement de chaleur est plus intense.
– Surfusion : c’est le fait qu’une matière reste à l’état liquide alors qu’elle a atteint une basse température qui devrait, en temps normal, la transformer en état solide. Comme l’eau chaude est moins sensible à ce phénomène, il est plus logique qu’elle devienne de la glace avant l’eau froide.
Vous l’aurez compris, il vaut mieux utiliser un seau d’eau froide sur votre pare-brise lorsque celui-ci est gelé plutôt que de l’eau chaude car le résultat risque d’empirer. Pour d’autres solutions de dégivrage, voici dans cet article une autre manière rapide de se débarrasser de la glace, qui vous empêche de prendre rapidement le volant les matins très froids.
Crédit photo principale : Dailymotion
merci pour cette information scientifique.