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L'eau chaude peut-elle geler plus rapidement que l'eau froide?

L'eau chaude peut-elle geler plus rapidement que l'eau froide?

L'eau chaude peut geler plus rapidement que l'eau froide. Cependant, cela n’arrive pas toujours, et la science n’a pas expliqué exactement Pourquoi cela peut arriver.

Bien qu'Aristote, Bacon et Descartes aient tous décrit le fait que l'eau chaude gèle plus rapidement que l'eau froide, on a surtout résisté à cette idée jusque dans les années 1960, lorsqu'un étudiant du secondaire nommé Mpemba a remarqué que le mélange de crème glacée chaude, placé dans le congélateur, gelait mélanger qui a été refroidi à la température ambiante avant d'être placé dans le congélateur. Mpemba a répété son expérience avec de l'eau plutôt qu'avec un mélange de crème glacée et a obtenu le même résultat: l'eau chaude a gelé plus rapidement que l'eau plus froide. Lorsque Mpemba a demandé à son professeur de physique d'expliquer les observations, il a expliqué à Mpemba que ses données devaient être erronées, car le phénomène était impossible.

Mpemba a posé la même question à un professeur de physique invité, le Dr Osborne. Ce professeur a répondu qu'il ne savait pas, mais il allait tester l'expérience. Le Dr Osborne a demandé à un technicien de laboratoire d'effectuer le test de Mpemba. Le technicien de laboratoire a déclaré qu'il avait dupliqué le résultat de Mpemba. "Mais nous continuerons de répéter l'expérience jusqu'à ce que nous obtenions le bon résultat." Eh bien, les données sont les données, donc lorsque l'expérience a été répétée, elle a continué à donner le même résultat. En 1969, Osborne et Mpemba ont publié les résultats de leurs recherches. Maintenant, le phénomène dans lequel l'eau chaude peut geler plus rapidement que l'eau froide est parfois appelé l'effet Mpemba.

Pourquoi l'eau chaude gèle parfois plus rapidement que l'eau froide

Il n'y a pas d'explication définitive pour expliquer pourquoi l'eau chaude peut geler plus rapidement que l'eau froide. Différents mécanismes entrent en jeu, selon les conditions. Les principaux facteurs semblent être:

  • Évaporation - Plus d'eau chaude s'évaporera que d'eau froide, réduisant ainsi la quantité d'eau restant à congeler. Les mesures de masse nous amènent à penser que c'est un facteur important lors du refroidissement de l'eau dans des conteneurs ouverts, bien que ce ne soit pas le mécanisme qui explique comment l'effet Mpemba se produit dans des conteneurs fermés.
  • La surfusion - L'eau chaude a moins tendance à avoir un effet de surfusion que l'eau froide. Cela le rend plus susceptible de devenir solide quand il atteint le point de congélation de l'eau.
  • Convection - L'eau développe des courants de convection en refroidissant. La densité de l'eau diminue généralement à mesure que la température augmente, de sorte qu'un récipient d'eau de refroidissement est généralement plus chaud en haut qu'en bas. Si nous supposons que l'eau perd la plus grande partie de sa chaleur sur toute sa surface (ce qui peut être vrai ou non, selon les conditions), alors une eau dont le sommet est plus chaud perdrait sa chaleur et gèlerait plus rapidement que celle qui avait un sommet plus froid.
  • Gaz dissous - L'eau chaude a moins de capacité à retenir les gaz dissous que l'eau froide, ce qui peut affecter sa vitesse de congélation.
  • Effet de l'environnement - La différence entre les températures initiales de deux réservoirs d'eau peut avoir un effet sur l'environnement qui pourrait influer sur la vitesse de refroidissement. Un exemple serait l'eau chaude faisant fondre une couche de givre préexistante, permettant un meilleur taux de refroidissement.

Testez-le vous-même

Maintenant, ne me croyez pas sur parole! Si vous avez des doutes sur le fait que l'eau chaude gèle parfois plus rapidement que l'eau froide, testez-la vous-même. Sachez que l’effet Mpemba ne sera pas visible dans toutes les conditions expérimentales. Consultez donc les références de cet article pour voir ce qui vous conviendrait le mieux (ou essayez de faire de la crème glacée dans votre congélateur, si vous l’acceptez comme démonstration du effet).