L'état de surfusion

[inviteecdcd675]

L'état de surfusion c'est bien joli mais quelqu'un saurait approfondir le phénomène au niveau moléculaire. Que ce passe t-il au niveau des molécules d'eau???

[invite01e9565c]

Dans la glace, les molécules d'eau forment une structure hexagonale dûe aux interactions electrostatiques entre les atomes H (électropositif) et O (électronégatif).
Comme la chaleur est en fait une quantification de l'agitation moléculaire, quand tu chauffes de l'eau, cette agitation va peu à peu vraincre ces interactions. Les molécules d'eau s'éloignent alors les unes des autres (d'où le passage solide --> liquide --> vapeur).

A l'inverse, quand tu refroidis, l'agitation diminue, les interactions électostatiques reprennent le dessus et les molécules se rapprochent. Sauf en cas de surfusion.
En fait, tu as des molécules qui sont dans un équilibre précaire. Elles sont peu agitées peu mais réussissent quand même à vraincre les forces électrostatiques. La moindre variation détruit cette équilibre.

[moco]

On peut être plus précis. Quand on refroidit de l'eau liquide, ses molécules se calment. Quand on arrive à 0°C, elles devraient s'empiler pour faire de la glace. mais il faut qu'une ou deux d'entre elles se décident d'être les premières à former le premier empilement. Etant entendu que les autres suivront ensuite. Et il n'y a aucune raison pour que telle ou telle molécule soit la première à montrer l'exemple, sur lequel toutes les autres s'aligneront. Total : la température descend pendant quelques secondes de 1 à 2°C au-dessous jusqu'à ce que tout à coup, en général, près d'une impureté, se forme le premier cristal. la trempérature remonte alors très vite à 0°C, et toute l'eau se prend en glace.

[invite01e9565c]

Moco, ote moi d'un doute. Si l'eau est en surfusion à disons -3°C, au moment de la solidification, elle remonte à 0°C (vu que le changement d'état se fait à cette température).
Mais une fois l'eau solidifiée, elle repasse à -3°C non ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite88ef51f0]

Trapamoosch, ton eau surfondue gèle à -3°C et n'as pas besoin de remonter à 0°C pour geler... Par contre, en gelant, l'eau dégage de l'énergie, donc ta glace sera peut-être à un peu plus de -3°C une fois gelée.
Il faut savoir que dans des conditions optimales (pas d'impuretés, ni de vibrations), on peut descendre relativement bas en température en gardant de l'eau surfondue. Personnellement, j'ai déjà vue de l'eau surfondue à -15°C.

[invite01e9565c]

Dans tous les cycles thermodynamiques que j'ai fait et vu, on fait remonter l'eau à 0°C pour qu'elle gèle.

Si je me souviens bien, par exemple, tu peux avoir
Eau(l) (T=-10°C) ----> Eau(s) (T=-5°C)

Et ça se décompose en :
Eau(l) (T=-10°C) ---> Eau(l) (T=0°C) ---> Eau(s) (T=0°C) ---> Eau(s) (T=-5°C)

C'est qu'un exemple bidon, mais l'idée est là.

[invite88ef51f0]

Il s'agit là d'un cycle imaginaire : on se sert du fait que ça ne dépend que de l'état initial et de l'état final pour faire un cycle imaginaire qui passe à 0°C et ainsi utiliser les données tabulées à 0°C. Cela n'a aucune réalité physique et permet juste de faire les calculs sans avoir besoin de la chaleur latente à -3°C...

[invite01e9565c]

http://cyberzoide.developpez.com/surfu/etabli.php3

Ils sont d'accord avec moi.

[inviteecdcd675]

Donc si jai bien comprit c'est quelque chose qui est régit par le hazard.
Il faut que l'une des molécule veuille donner le "LA"
Et tt dépend des interaction moléculaires.

Mais commen faire entrée de l'eau en surfusion ???

[invite01e9565c]

Pour faire rentrer de l'eau en surfusion, il faut de l'eau la plus pure possible (pour éviter les hétérogénéités dans le milieu qui font que la solidification va se faire en entrainant un déséquilibre).
Après il faut faire baisser sa température en prenant garde qu'il n'y ait pas de vibration.
Ce n'est pas évident donc.

[inviteecdcd675]

eau pure j'ai mais pour descendre la température on peut faire ca commenet ac de l'alcool a - 78°C c'est bon ???

[invite71fcbae8]

voici mon témoignage sur ce phénomène. Je l'ai observé à plusieurs reprises, durant des jours de froids de -6°C à -12 °C. la température la plus basse accentuant le phénomène. J'avais trois bouteilles d'eau de source achetées au supermarché, placées à l'extérieur à proximité du thermomètre et qui ne gelaient pas. Mais en les secouant la solidification se faisait. Nous avons été trois à observer le phénomène. A -12°C la solidification était rapide mais beaucoup plus lente à - 6°C, et il fallait davantage secouer la bouteille.
Sincères salutations

[invite370666e2]

Pour les chevaux du lac de Ladoga je confirme, hiver 42 en Russie..
Cité par Hubert Reeves dans L'Heure de s'enivrer ...

[invite8e86a13d]

Ce phenomene de surfusion est également très dangereux pour les avions : la traversée d'un nuage d'eau surfondue entraine un dépot de glace qui peut atteindre la tonne, tout en bloquant la moteur, ce qui provoque le crash de l'appareil.

[mach3]

salut,

Perso, j'ai observé la surfusion sur plusieurs composés chimiques, autres que l'eau, et c'est toujours impressionnant (surtout la chaleur dégagée lorsque la cristallisation fini par avoir lieu). J'avais d'ailleurs du poster sur un sujet similaire a celui-ci a l'époque.

Savez-vous quel matériau très courant qui nous entoure est un liquide surfondu?

qui a une idée?



m@ch3

[mach3]

bon, personne n'a trouvé (ou personne n'a lu )

le liquide surfondu le plus courant et le plus utilisé est : le verre

m@ch3

[Narduccio]

bon, personne n'a trouvé (ou personne n'a lu )

le liquide surfondu le plus courant et le plus utilisé est : le verre

m@ch3

Euuhhh, nous avons eu plusieurs longues discussions sur le verre et il ne me semble pas que le consensus se soit fait sur cette solution.

[mach3]

m'enfin, pour moi c'était très clair... le verre est obtenu en refroidissant la silice liquide suffisament vite pour qu'elle n'ait pas le temps de cristallisé, donc une fois la température de fusion passée on est a l'état de surfusion. La viscosité du liquide augmente jusqu'a ce que la silice surfondue paraisse solide. Cependant, le verre continue de s'écouler, ce qui confirme son comportement de liquide, il n'y a qu'à voir les vitraux des églises très anciennes.

après il peut y avoir des nuances dans les notions de chacun... Dans mon "master 2eme année recherche : physique des matériaux" (remercier la réforme LMD pour le nom à ralonge ) dont les cours se sont fini il ya un mois, on nous a dit que les amorphes (donc le verre) étaient des liquides.

quelles sont les discussions dont tu parles? (je vais chercher mais si tu les trouves avant moi...)

m@ch3

[Narduccio]

Ce doit être ces deux-là. Je me souvenait d'une autre discussion, mais je ne la retrouve pas.
http://forums.futura-sciences.com/sh...erre+surfusion
http://forums.futura-sciences.com/sh...erre+surfusion

[mach3]

merci,

donc, les vitraux des vieilles églises ne s'écoulent pas et le verre n'est pas liquide.

On dit quelquefois que le verre n'est alors ni un liquide ni un solide. Il possède une structure distincte avec des propriétés différentes de celles des liquides et des solides. Cette terminologie n'est pas acceptée par tout le monde.

dire que le verre est un liquide surfondu est une erreur, mais à part cela c'est vraiment une histoire de conventions et de définitions : solide cristallin, solide amorphe, solide, verre, fusion, transition vitreuse...

par exemple, si on part du fait que le passage du solide au liquide s'effectue exclusivement par fusion (au sens thermodynamique), alors le verre n'est pas un solide.

l'absence de consensus s'explique à mon avis par le fait que l'étude des amorphes et trop récente et très complexe (absence de jonction claire entre les propriétés du solide amorphe et celle du liquide surfondu).

m@ch3

[Narduccio]

Apparemment, le seul consensus est que le verre est bien du ... verre. A part ça, chaqu'un met en avant sa définition est il est difficile pour un non-spécialiste de faire la part des choses.