TIPE - MP - Surfusion de l'Eau

[invite0b631731]

Bonjour à tous, déjà je suis nouveau sur ce forum.


Son contenu me parait etre des plus interessants, j'ai déja eu l'occasion de le parcourir un peu, mes recherches m'ayant parfois mené ici. J'espère obtenir des réponses et vous en remerci d'avance. Je vous demmande aussi de m'excuser pour les éventuelles maladresses à venir.

C'est maintenant l'esprit libéré que je peux rentrer dans le vif du sujet !


Voilà un mois que j'ai eu l'idée de travailler sur les états métastables, et devant la multiplicité des cas évoqués, et suivant les conseils de mon prof de physique, je me suis limité à l'eau et en particulier à la surfusion. En effet, cela me parait etre une manifestation parlante de ce phénomène.

Cependant, mis à part de nombreuses vidéos ( impressionantes il faut dire ), les conditions dans lesquelles le phénomène intervient, et un lien interessant avec l'effet Mpemba, je n'ai pas trouvée grande documentation sur le sujet.

Donc voilà ma requête est simple, auriez-vous des pistes concernant les aproches théoriques du phénomène a envisager ?

Il semble que la thermodynamique étudiée en classe préparatoire soit ici insuffisante. J'ai lu des documents qui évoquaient le phénomène de "tension superficielle" ( dont j'ignore tout ), et divers explicatifs du phénomène de nucléation ( mis en jeu lors de la solidification brutale de l'eau ).


Si par ailleurs vous auriez des ouvages à me conseiller sur le sujet ( je n'ai rien trouvé a la bibliothèque universitaire, j'ai surment mal cherché compte tenu de mon peu d'information... ), et si éventuellement vous auriez connaissance de personnes ayant travaillé sur le sujet, je suis preneur.


Enfin, et peut-être pour essayer de lancer la discution, j'ai lu la définition suivante d'un état métastable :

"Un état est dit métastable, lorsqu'il est thermodynamiquement stable mais pas cinétiquement."

Une question me vient alors à l'esprit : "cinétiquement" ? de quoi donc est-ce ?


Merci, j'attends vos commentaires !


N.B. Je vous serais reconnaissant de me signifier toute erreur de ma part.
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[invite4da23a5a]

Bienvenue au club,
Moi aussi je recherche des informations sur la surfusions étant donné que une partie de mon TPE porte sur ce sujet.
Va voir cette page ICI C'est une page de wikipedia mais c'est pas le sujet de la surfusion mais de la solidification, il y a une partie sur la surfusion qui je pense est assez interressant.

[invite0b631731]

Merci, je n'avais pas visité cette page, et effectivement, il y a des éléments interessants. Si tu pense que je peu t'être utile à quelque chose pour ton travail, dis le moi.

La pêche aux informations continue !

[invite0b631731]

J'ai réussi a avancer sur le plan de la compréhension du phénomène. J'ai notamment compris le rôle de la tension superficielle. Je peux publier mes sources si quelqu'un est interessé.

Mais sur le plan de la mise en équations je stagne. Donc voila, je relance le sujet.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite4da23a5a]

Je suis assez interesser par ce que tu as recoltés.
J'ai trouver ce site: http://isitv.univ-tln.fr/~lecalve/oc...ures/fig33.htm il y a deux photos avec l'arrangement moleculaire lorsque l'eau se trouve a l'état liquide et solide. Tu peux y voir l'espacement des molecules...

[Sethrius]

Je m'interresse également beaucoup au sujet depuis peu, (bien que mon tpe ne soit pas porter sur la surfusion mais sur l'ethanol).

Bref, toujours est-il que je recherche un protocole expérimental pour réaliser la surfusion de l'eau. J'ai cherché mais en vain.

Auriez vous trouvez par hasard un protocole ?

Merci d'avance.

[invite0b631731]

D'une part, un cours très bien fait de l'INSA-Toulouse : Ici.

En ce qui concerne la recherche d'un protocole, je sais que certains membres du forum ont réalisé l'expérience chez eux, tu dois pouvoir leur demander si tu n'as pas déjà trouvé. Si sa réalisation revêt un caractère aléatoire, l'expérience est simple a mettre en œuvre, une petite bouteille d'eau, un réfrigérateur pas trop violent et hop !

Merci pour les quelques réponses !

[marsan09]

Bonjour,
J'ai réalisé plusieurs fois la surfusion de l'eau.
Prendre un tube à essai avec 20cm3 d'eau du robinet (pas besoin d'eau distillée mais à essayer aussi).
Placer un thermomètre dans cette eau.
Plonger le tube à essai dans un mélange de glace et de sel (environ moitié de chaque).
Le résultat est impressionnant, l'eau descend facilement à -10 voire -12°C.
A l'époque je n'avais pas de sonde pour thermomètre électronique ni d'enregistreur et je pense que ça vaut le coup de faire cette manip très simple.

[Damien49]

Alors moi je ne connais que la surfusion dans le domaine de la météorologie, mais y'a déjà pas mal à dire :

Exemple : prendre de l'eau distillée dans un tube à essai sans aucune saleté. Placé un thermomètre dedans (également propre). Mélanger avec un réfrigérant à -15°C (glace pilée à 2/3 et 1/3 de gros sel par ex).

La température de l'eau distillée diminue mais elle ne congèle pas à 0°C. Elle congèle bien en dessous (jusqu'à -40°C) car il n'y a pas de noyau pour provoquer la solidification. On parle alors de surfusion car l'eau est dans un état liquide instable. La moindre poussière ou même un choc suffit à congeler l'eau en masse d'un seul coup.

En pratique, cela explique les pluies verglaçantes en surfusion, qui sont liquide même avec des températures négatives. Au moment où la goutte touche le sol, le choc suffit à la transformer immédiatement en glace.

Autre application : le givre. Il s'agit de micro-gouttelettes en surfusion qui restent liquide dans l'atmosphère malgré une température inférieur à 0°C. Dès que ces gouttelettes rencontrent un obstacle, elle gèlent automatiquement. C'est ce qu'on appelle le givre (à ne pas confondre avec le gelée blanche).