Un clip way-cool posté sur Reddit montre l’étrange phénomène du « snap freeze ».
L’auteur DifficultBoss a partagé une courte vidéo d’une bouteille d’eau de source qui gèle rapidement, de haut en bas, lorsqu’on la secoue après l’avoir laissée dehors par temps froid. La science derrière cette transition soudaine a à voir avec la façon dont l’eau passe de l’état liquide à l’état solide.
Lorsqu’elle atteint son point de congélation de 32 degrés Fahrenheit (zéro degré Celsius), l’eau commence normalement à se cristalliser en glace. Mais ce processus de cristallisation nécessite un port d’attache – un noyau sur lequel les molécules d’eau peuvent s’arranger. Si l’eau est suffisamment pure, la cristallisation ne se produit pas, selon le programme de vulgarisation Physics Van de l’université de l’Illinois. L’eau liquide qui est en dessous du point de congélation est dite « surfondue ».
Le snap freeze se produit lorsque cet état délicat et surfondu est perturbé, comme c’est le cas dans la vidéo lorsque l’affiche donne une petite secousse à la bouteille. La secousse déloge probablement un minuscule morceau de givre de l’intérieur du couvercle de la bouteille, fournissant ainsi ce site de nucléation manquant. Les cristaux de glace se développent alors les uns sur les autres en quelques secondes.
La solidité de la congélation de l’eau dépend de la température extérieure, qui n’est pas partagée dans le post Reddit. Selon Physics Van, puisque l’eau libère 80 calories par gramme en chaleur lorsqu’elle gèle, les températures typiques des congélateurs de cuisine (qui ne sont pas plus de quelques degrés sous le point de congélation) ne sont généralement pas suffisantes pour geler une bouteille d’eau solide comme le roc. L’eau qui gèle dégage en fait suffisamment de chaleur pour maintenir le reste de l’eau à l’état liquide, ce qui donne de la neige fondue. Toutefois, à des températures suffisamment froides, une bouteille d’eau peut effectivement se figer de manière assez solide : L’eau peut être surfondue jusqu’à une température négative de 43,6 degrés F (négative de 42 degrés C), selon Physics Van.
La transition liquide-solide n’est pas le seul moment où l’eau se comporte bizarrement. Cela peut aussi se produire au point d’ébullition de l’eau. L’eau peut devenir surchauffée lorsque sa température dépasse 212 degrés F (100 degrés C) sans passer à l’état gazeux. Comme pour la surfusion, cela se produit dans une eau suffisamment pure et des récipients suffisamment lisses pour ne pas fournir de sites de nucléation. Tout comme les cristaux de glace dans l’eau surfondue, les bulles qui déclenchent le processus d’ébullition n’ont rien à quoi s’accrocher. Mais les liquides surchauffés peuvent être un peu plus dangereux que les liquides surrefroidis : Au lieu de se transformer en glace lorsqu’on les déplace, ils peuvent soudainement se transformer en gaz, ce qui entraîne une explosion de liquide très chaud. La cuisson d’eau distillée au micro-ondes peut provoquer ce genre d’éruption – un phénomène que vous pouvez regarder sur YouTube sans risque de brûlures au second degré.
Article original sur Live Science.
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