Froid extrême : le test de l’eau chaude toujours mystérieux pour la science
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Mardi 13 janvier 2015 à 9 h 30 - Le lancer de l’eau chaude est l’un des tests les plus populaires lors des vagues de froid extrêmes. La réaction est bien connue, mais les études scientifiques expliquant les raisons derrière ce phénomène sont rares.
Mise en garde : cette expérience comporte des risques en raison de l’eau chaude. Une très grande prudence est donc de mise.
Cette expérience consiste à jeter un échantillon d’eau très chaude dans l’air froid. Si toutes les conditions sont réunies, les gouttelettes d’eau gèlent instantanément et forment une trainée de particules de glace. Pourtant, si on lance un échantillon d’eau à une température normale (environ 20 degrés), il ne se passe rien!
Deux changements de phases
Cette expérience populaire met en lumière deux phases scientifiques :
1- Vaporisation : la substance passe de liquide (eau chaude) à vapeur d'eau dans l'air froid et sec.
2-Condensation solide (ou sublimation inversée) : la vapeur d'eau se cristallise automatiquement en cristaux dans l'air très froid.
Un beau sujet de recherche
Comme l'eau chaude est davantage près du stade d’évaporation, elle se vaporisera très rapidement dans l'air froid qui est aussi sec. Lorsqu'on lance l’eau dans l'air froid, elle se disperse en micro gouttelettes et elle se cristallise en quelques millièmes de secondes.
Les explications scientifiques sur cette expérience ne sont pas encore totalement connues. « Nous comprenons les changements de phases, mais au niveau microscopique, il y a encore de la recherche à faire », confirme Marie-Josée Grégoire, chef météorologue à MétéoMédia.
L'effet Mpemba
Le contact extrême entre l’eau chaude et l’air très froid serait donc à l’origine de cette réaction, qui est peu documentée scientifiquement.
D’ailleurs, on surnomme ce phénomène l’ « effet Mpemba ». On doit ce surnom à un étudiant tanzanien, Erasto Mpemba, qui a découvert le principe dans les années 60, alors qu’il tentait de fabriquer des crèmes glacées à partir de lait porté à ébullition. Il avait constaté que le liquide chaud gelait plus rapidement au contact du froid.
Une autre hypothèse cible également les propriétés de l’eau, qui sont altérées lorsqu’elle est chauffée (dioxyde de carbone, azote, etc.) Ceci pourrait expliquer pourquoi la réaction au contact du froid est différente avec de l’eau à une température normale (Source : article publié dans la revue La Recherche).
Une autre hypothèse, présentée sur le site Charlie Science, est celle de Nikola Bregović, un chercheur universitaire croate. Il conclut que l’effet de convection est la plus vraisemblable des explications du phénomène.
Photo : Anne-Marie Renaud.
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