{"id":5011,"date":"2013-07-22T04:30:41","date_gmt":"2013-07-22T02:30:41","guid":{"rendered":"http:\/\/sciencetonnante.wordpress.com\/?p=5011"},"modified":"2013-07-22T04:30:41","modified_gmt":"2013-07-22T02:30:41","slug":"pourquoi-les-glacons-refroidissent-ils-le-pastis","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/2013\/07\/22\/pourquoi-les-glacons-refroidissent-ils-le-pastis\/","title":{"rendered":"Pourquoi les gla\u00e7ons refroidissent-ils (le pastis) ?"},"content":{"rendered":"

\"pastis_glacon\"<\/a>L’an dernier \u00e0 la m\u00eame \u00e9poque, je vous avait pr\u00e9sent\u00e9 un billet tout estival, consacr\u00e9 au trouble du pastis<\/a> et \u00e0 la physico-chimie qui se cache derri\u00e8re. Comme ce billet reste \u00e0 ce jour l’un des plus lus de ce blog, j’ai d\u00e9cid\u00e9 d’exploiter le filon de l’ap\u00e9ro et de vous parler des gla\u00e7ons.<\/p>\n

La question du jour : pourquoi est-ce que les gla\u00e7ons refroidissent votre boisson ? La r\u00e9ponse para\u00eet simple, c’est parce qu’ils sont froids ! … Eh bien non, pas vraiment ! Alors voyons en d\u00e9tail ce qu’il se passe dans votre verre quand vous y glissez des cubes de glace.<\/p>\n

La capacit\u00e9 calorifique<\/h3>\n

Pour comprendre le ph\u00e9nom\u00e8ne, nous allons imaginer une situation concr\u00e8te : vous sortez 3 gla\u00e7ons de votre cong\u00e9lateur, et vous les mettez dans votre verre de pastis (de mojito ou de coca, peu importe !) Quelle quantit\u00e9 de froid ces gla\u00e7ons vont-ils produire ?<\/p>\n

Tout d’abord, il faut se rappeler que la chaleur, c’est de l’\u00e9nergie. Donc produire du froid, c’est la m\u00eame chose que d’absorber de l’\u00e9nergie<\/strong> : les gla\u00e7ons vont prendre de l’\u00e9nergie au pastis, et celui-ci va donc se refroidir.<\/p>\n

L’\u00e9nergie, \u00e7a se mesure en Joules. Et pour calculer la quantit\u00e9 d’\u00e9nergie qu’un mat\u00e9riau peut absorber sous forme de chaleur, on utilise ce qu’on appelle sa capacit\u00e9 calorifique. <\/strong>La capacit\u00e9 calorifique de la glace est de 2.1 Joules par gramme et par degr\u00e9. Cela veut dire que si nos 3 gla\u00e7ons p\u00e8sent 10 grammes et sont initialement \u00e0 -18\u00b0C (temp\u00e9rature de sortie du cong\u00e9lateur), la quantit\u00e9 d’\u00e9nergie qu’ils vont absorber en se r\u00e9chauffant jusqu’\u00e0 0\u00b0C est \u00e9gale \u00e0<\/p>\n

2.1 x (10 grammes) x (18\u00b0C) = 378 Joules<\/span><\/p>\n

Voici donc la capacit\u00e9 de refroidissement de nos gla\u00e7ons : le temps qu’ils passent de -18\u00b0C \u00e0 0\u00b0C, ils vont prendre 378 Joules \u00e0 votre pastis. Cependant, \u00e0 ce stade, il appara\u00eet quelque chose de plus : les gla\u00e7ons se mettent \u00e0 fondre…<\/p>\n

La chaleur latente de fusion<\/h3>\n

\"ours_polaire_fonte_glace\"<\/a>On sait que pour que la glace fonde, il faut qu’elle atteigne 0\u00b0C. On peut s’imaginer que la fonte est un ph\u00e9nom\u00e8ne automatique d\u00e8s que l’on se trouve \u00e0 cette temp\u00e9rature, mais il n’en est rien ! Une fois que nos gla\u00e7ons sont \u00e0 0\u00b0C, pour qu’ils fondent il faut encore leur fournir de l’\u00e9nergie : la fusion n’est pas gratuite, elle consomme de l’\u00e9nergie !<\/strong><\/p>\n

Pour quantifier l’\u00e9nergie n\u00e9cessaire \u00e0 la fusion d’un corps, on utilise une quantit\u00e9 appel\u00e9e chaleur latente de fusion.<\/strong> Dans le cas de la glace, la chaleur latente de fusion vaut 330 Joules par gramme. Cela signifie que pour faire fondre nos 3 gla\u00e7ons pesant 10 grammes, il faut fournir<\/p>\n

330 x (10 grammes) = 3 300 Joules<\/span><\/p>\n

Une fois cette \u00e9nergie fournie, les gla\u00e7ons sont fondus, et se sont transform\u00e9s en eau liquide, laquelle poss\u00e8de toujours une temp\u00e9rature de 0\u00b0C. C’est ce point qu’il est important de comprendre : quand les gla\u00e7ons fondent et se transforment en liquide, ils absorbent de l’\u00e9nergie pour se transformer, mais leur temp\u00e9rature n’augmente pas.<\/p>\n

Comme vous pouvez le constater, l’\u00e9nergie absorb\u00e9e (et donc le froid produit) lors de la fusion est presque 10 fois plus importante que celle absorb\u00e9e quand la temp\u00e9rature du gla\u00e7on passe de -18\u00b0C \u00e0 0\u00b0C.<\/strong><\/p>\n

Morale de l’histoire : si les gla\u00e7ons refroidissent, \u00e7a n’est pas parce qu’ils sont froids, c’est surtout parce qu’ils fondent ! C’est la fusion qui produit le plus de froid. Cons\u00e9quence de cela, un gla\u00e7on \u00e0 -18\u00b0C ne refroidit pas tellement plus qu’un gla\u00e7on \u00e0 -1\u00b0C<\/strong>. L’apport suppl\u00e9mentaire de froid du fait d’\u00eatre \u00e0 – 18\u00b0C est n\u00e9gligeable.<\/p>\n

Autre cons\u00e9quence : puisque c’est la fonte qui lib\u00e8re le plus de froid, \u00e0 masse \u00e9gale un gla\u00e7on en glace qui fond va refroidir bien mieux qu’un gla\u00e7on en pierre qui ne fond pas !<\/p>\n

\n

Pour aller plus loin : la capacit\u00e9 calorifique massique<\/em><\/h3>\n

J’ai donn\u00e9 la valeur de la capacit\u00e9 calorifique massique de la glace : 2100 Joules par kilogramme et par degr\u00e9. J’ai eu l’occasion d’\u00e9tudier pas mal de propri\u00e9t\u00e9s physiques de pas mal de mat\u00e9riaux, et pour moi la capacit\u00e9 calorifique est vraiment \u00e0 part : c’est peut-\u00eatre la propri\u00e9t\u00e9 que je connaisse qui varie le moins d’un mat\u00e9riau \u00e0 l’autre. Pour autant que je sache le maximum est pour l’eau liquide \u00e0 4200 J\/kg\/K (ah non en fait Wikip\u00e9dia me dit 4700 pour l’ammoniac), et le minimum autour de 150 pour certains m\u00e9taux. Il s’agit donc d’une propri\u00e9t\u00e9 physique qui varie au pire d’un facteur 30 ou 40, que l’on parle de gaz, de solide ou liquide.<\/em><\/p>\n

La situation est tr\u00e8s diff\u00e9rente avec des quantit\u00e9s comme la conductivit\u00e9 thermique ou les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques, qui peuvent sans probl\u00e8mes varier sur plusieurs ordres de grandeur (le graph\u00e8ne \u00e0 une conductivit\u00e9 thermique 200 000 fois plus \u00e9lev\u00e9e que celle de l’air, la conductivit\u00e9 \u00e9lectrique varie sur 30 ordres de grandeur entre l’argent et certains polym\u00e8res) . Quelqu’un connaitrait une propri\u00e9t\u00e9 qui varie encore moins que la capacit\u00e9 calorifique ?<\/em><\/p>\n

\"iceberg\"<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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