• JC Duval

L'eau gèle

"Winter is here" Game of Thrones, Sansa à Jon Snow.

 

Souviens-toi du mur de glace qui sépare le royaume des Sept Couronnes du territoire des marcheurs blancs. Il est inutile.


La chaleur correspond à un échange d'énergie thermique entre 2 milieux qui n'ont pas la même température. L'eau s'évapore lorsque sa surface est en contact avec un milieu très sec et dès lors que certaines de ses molécules ont assez d'énergie cinétique pour sortir du liquide. Si vous la chauffez, l'eau entre même en ébullition et se transforme en vapeur comme nous l'avions vu dans le billet sur l'eau bout. Mais si l'eau bout à 100°c …


A quelle température gèle-t-elle ?


Au point de congélation, les molécules d'eau se figent autour des impuretés présentes dans le milieu et la moindre perturbation entraine leur cristallisation. L'eau se transforme alors en glace. Par convention, le zéro de l'échelle des °Celsius est aligné sur la température de la glace fondante. Les points de fusion et de congélation de l'eau étant identiques, elle gèle donc à 0°c.

Paysage suédois en hiver

 

La glace


Lorsque la température descend, les liaisons hydrogène-oxygène sont moins actives. Sous l'effet du froid, l'eau perd sa fluidité et au delà d'une certaine limite, les molécules se transforment en cristaux de glace.

Cristaux de glace

 

Surfusion


Il se peut cependant que l'eau reste liquide même si sa température chute en dessous de zéro. Si l'eau est pure et si on la laisse refroidir doucement, elle reste liquide. On parle de surfusion. Mais attention cet état est métastable et à la moindre perturbation l’eau gèle quasiment instantanément.

La surfusion disparait en direct …

 

La glace flotte


L'eau a une propriété particulière, elle atteint sa densité maximale à 4ºc. La masse volumique de la glace est donc plus faible que celle de l'eau. Une eau à 20°c a une masse volumique de 1kg/l contre 0,9 kg/l pour la glace. Ainsi l'eau plus dense, coule au fond des lacs, des mers et des océans, laissant la glace flotter à leur surface.

De plus, la glace joue un rôle de couvercle protecteur. Voilà pourquoi, pendant les grandes glaciations, la vie sur notre planète a pu se maintenir en se réfugiant dans le fond des océans. Aujourd'hui, sous la banquise il existe un biotope rare et fragile. Comme pour le reste des fonds marins, prenons en soin …

Sur un lac gelé de Suède

 

Un phénomène étrange


Une brinicle est un phénomène naturel stupéfiant. Une stalactite de glace se forme à partir d'une calotte glaciaire. L'eau contenue dans des poches de saumure s'évacue à l'intérieur du tube de la stalactite. Plus le degré de salinité est élevé, plus l'eau est dense et plus son point de congélation est bas. Le flux extrêmement froid de la saumure explique la formation et l'extension de la stalactite qui descend alors vers le fond en s'épaississant avec le temps. En arrivant sur le plancher marin, l'eau qui passe par le tube gèle tout, animaux compris. Le phénomène a été filmé pour la première fois en 2011.

Le doigt glacé de la mort

 

Quelques effets surprenants du gel …


L'eau bout

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