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Petite histoire de l’extraterrestre

Évolution du modèle moléculaire

Histoire

Au cours du temps

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saisons

Réponse dans une semaine.

Tout commence par l’existence d’une SITUATION PROBLEME.

Pour parvenir à la résoudre on applique ces 4 étapes :

HYPOTHÈSE – EXPÉRIENCE(S) – OBSERVATION – CONCLUSION

Pour comprendre comment cette démarche s’applique, en voici un exemple :

animation du CEA

clique sur le lien

Tu peux faire un commentaire pour donner ton avis.

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André Brahic, astrophysicien qui donne envi de l’écouter.

Podcasts de Roland Lehoucq

Allez-y, c’est vraiment très bien fait.

A écouter sans effort

Deux échantillons d’eau de même volume, l’un d’eau froide et l’autre d’eau chaude, sont portés à une température négative dans un cryostat ou plus simplement un congélateur. L’eau doit être la plus pure possible et aucune vibration ne doit venir perturber le système. Lorsque l’échantillon d’eau chaude vient à geler, l’autre échantillon (froid) est toujours en phase liquide ! L’eau chaude gèle donc plus vite que l’eau froide. C’est l’effet Mpemba.

L’effet Mpemba est influencé par au moins les cinq facteurs suivants :

1. L’évaporation de l’eau dans l’échantillon chaud est responsable d’une perte de volume. Cette évaporation nécessite énormément de chaleur (chaleur latente de changement d’état due à l’énorme capacité calorifique de l’eau), ainsi la chaleur de l’eau chaude est rapidement perdue. Certains chimistes affirmèrent et soutiennent toujours que le fait que l’eau chaude ait moins de volume le fait congeler plus rapidement que l’eau froide. Cela est très contestable car la perte de volume n’est pas assez conséquente.

2. Les gaz dissous dans l’eau (principalement O₂ et CO₂) ont pour effet d’abaisser le point de congélation. Dans l’eau chaude, ces gaz s’échappent car la chaleur de l’eau chaude les rend insolubles, mais dans l’eau froide, ces gaz restent dans l’échantillon, ce qui explique pourquoi l’eau froide surfusione beaucoup plus que l’eau chaude.

3. La conduction thermique explique la grande surfusion des capillaires : de petits volumes ayant une grande surface de contact avec l’air ambiant laissent mieux s’échapper la chaleur que de grands volumes, on aura alors un fort degré de surfusion en un temps plus court puisque la chaleur quitte l’échantillon très rapidement.

4. A partir de 3.98°C, l’eau devient moins dense car elle augmente de volume (c’est pourquoi la glace flotte), une fine pellicule de cristaux de glace se forme au niveau de l’interface eau/air et y reste. Ceci est valable pour l’eau froide. Mais dans l’eau chaude, cette congélation superficielle est encore plus rapide, et ce, à cause de la très grande différence de température. Ce fin film de cristaux est désormais plus dense que l’eau chaude située en dessous. Il s’ensuit alors des mouvements de convections : l’eau gelée descend et l’eau chaude monte. Ce contact incessant entre l’eau chaude et la glace tend à refroidir l’échantillon assez brutalement et donc à le faire geler plus vite que l’échantillion d’eau froide.

5. Lors de la surfusion, la congélation ne peut se faire que lorsque le liquide atteint une température dite de nucléation. Cette température est variable et dépend de nombreux paramètres (bulles de gaz, germe cristallin, champ magnétique, etc.). Mais une température limite existe : si la congélation n’est toujours pas atteinte au point de Schaefer, les cristaux de glace se forment spontanément. L’eau froide surfusione bien plus que l’eau chaude (car absence de mouvement de convection et présence de gaz dissout). Donc l’eau chaude gèle plus rapidement que l’eau froide. Ce dernier facteur — la surfusion — est prépondérant lors de l’effet Mpemba.

Note 1:
Dans l’espace, par absence de gravité, les différences de densité du liquide ne provoqueraient aucun mouvement de convection. Par conséquent, l’eau chaude ne se refroidirait pas aussi vite et l’effet Mpemba n’aurait pas lieu. Une expérimentation sur ce sujet dans la future station orbitale internationale S.S.I. permettrait de le démonter.

Note 2:
Il existe l’équivalent de l’effet Mpemba pour l’eau entrant en métastabilité lors du changement de phase liquide/vapeur. En effet, sous la pression de 1,013 Pa (1 atmosphère), l’eau peut rester liquide jusqu’à 120 °C. Et devinez un peu, quel est le paramètre qui produit la vaporisation ? Un choc, bien sûr ! Le problème est donc bien cinétique : le mouvement des particules, l’auto-organisation de la matière (que l’on verra plus tard…) est responsable de ce retard au changement de phase.

source : http://cyberzoide.developpez.com/surfu/mpemba.php3

http://www.cieletespaceradio.fr/index.php/2008/04/28/376-et-si-lon-supprimait-la-gravite-1-3