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L'état de surfusion



  1. #1
    nickyc56

    Cool L'état de surfusion

    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???

    -----

    Science sans consience n'est que ruine de l'âme .

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  3. #2
    Trapamoosch

    Re : L'état de surfusion

    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.

  4. #3
    moco

    Re : L'état de surfusion

    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.

  5. #4
    Trapamoosch

    Re : L'état de surfusion

    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 ?

  6. #5
    Coincoin

    Re : L'état de surfusion

    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.
    Encore une victoire de Canard !

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Trapamoosch

    Re : L'état de surfusion

    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.

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  10. #7
    Coincoin

    Re : L'état de surfusion

    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...
    Encore une victoire de Canard !

  11. #8
    Trapamoosch

    Re : L'état de surfusion


  12. #9
    nickyc56

    Cool Re : L'état de surfusion

    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 ???
    Science sans consience n'est que ruine de l'âme .

  13. #10
    Trapamoosch

    Re : L'état de surfusion

    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.

  14. #11
    nickyc56

    Cool Re : L'état de surfusion

    eau pure j'ai mais pour descendre la température on peut faire ca commenet ac de l'alcool a - 78°C c'est bon ???
    Science sans consience n'est que ruine de l'âme .

  15. #12
    moco

    Re : L'état de surfusion

    Qu'est-ce que c'est que ton alcool à -78°C ? Est-ce que tu ne confonds pas avec le point d'ébuillition de l'alcool qui est à PLUS 78°C ?
    Ceci dit, c'est très difficile de faire de l'eau en surfusion. On n'arrive jamais à en produire qu'en petite quantité, et pour pas longtemps. Car dès qu'elle est en grande quantité (plus que 50 à 100 ml), il se produit des irrégularités par le passage des rayons cosmiques, qui cassent les molécules d'eau en deux fractions H et OH. Normalement, ces deux moitiés se recombinent immédiatement après. Mais dans l'eau en surfusion, cette impureté suffit à déclancher le démarrage de la cristallisation. Et on compte qu'il y a en gros un rayon cosmique par seconde et par centimètre carré qui traverse la matière au niveau de la mer.

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  17. #13
    nickyc56

    Cool Re : L'état de surfusion

    Non je ne confiond pas ac le point d'ébulition de l'alcool. C'est qu'il faut faire descendre la température de l'eau hors il faut trouver un liquide qui reste liquide a une température élevé cad - 78°C température du réfrigérateur utilisé.

    Mais pouvzez vous m'expliciter la notion de rayon cosmique ????
    Science sans consience n'est que ruine de l'âme .

  18. #14
    moco

    Re : L'état de surfusion

    Les rayons cosmiques sont des particules qui voyagent à travers l'espace à des vitesses proches de celle de la lumière. C'est le soleil qui nous les envoie. Elles sont très pénétrantes, puisqu'il y en a qui traversent des kilomètres de roches. Mais leur nature est très complexe. Ce ne sont ni des protons, ni des neutrons, ni des électrons. Il en existe une quantité d'espèces différentes, que l'on a nommé muon, pion, kappa, sigma, ksi, oméga, J/psi, j'en passe et des meilleures. Mais après freinage, elles finissent toutes par se transformer en particules connues comme l'électron, le neutron ou le proton. C'est un domaine de la physique difficile d'accés.

  19. #15
    nickyc56

    Cool Re : L'état de surfusion

    Bonsoir,

    Mais dites moi les rayons cosmique on peut les isoler ???
    Science sans consience n'est que ruine de l'âme .

  20. #16
    Narduccio

    Re : L'état de surfusion

    Citation Envoyé par nickyc56
    Bonsoir,

    Mais dites moi les rayons cosmique on peut les isoler ???
    Il y a une éxpérience au fond d'un souterrain sous une montagne en Italie, elle s'appelle Opéra:
    Opera regroupe environ 160 physiciens principalement européens et japonais. Le détecteur est en cours d’installation dans le Laboratoire national du Gran Sasso (LNGS) qui se situe en Italie, dans un parc national au milieu du massif des Abruzzes. La prise de données débutera au printemps 2006 et doit durer 5 ans. Pour se protéger des rayons cosmiques, le LNGS est situé sous une montagne qui éliminera 99 % d’entre eux. Il est composé de trois cavités d’une centaine de mètres de long, d’une vingtaine de mètres de large et de 18 m de haut. On y accède par un tunnel autoroutier.
    cf: http://www.in2p3.fr/page/communicati...2004/Opera.htm
    Donc, si tu as une épaisseur assez importante de murs, tu devrait diminuer le flux de rayons cosmiques d'un poulième.
    "Une théorie n'est scientifique que si elle est réfutable". Karl Popper

  21. #17
    moco

    Re : L'état de surfusion

    On peut mettre en évidence les rayons cosmiques très simplement, sans machine ni ordinateur.
    Il suffit d'empiler des films ou des plaques photographiques noir et blanc vierges (non exposées), de les oublier quelque part pendant quelque temps, surtout ne pas les toucher, et de les développer au bout de quelques jours ou semaines. Puis de les examiner au microscope après développement.

    Au lieu de voir une image, on ne voit rien au premier abord. Il n'y a pas d'image. Tout est gris pâle. Mais en examinant au microscope, on observe des quantités de petits points noirs, régulièrement répartis sur la plaque photo, au hasard, semble-t-il. Or ce n'est pas au hasard. Car si on compare les plaques les unes avec les autres, on voit les mêmes petits points noirs au même endroit, comme s'ils ont été superposés, ou comme s'ils avaient été créés par le passage d'une sorte de rayon très énergique venant du ciel, et assez pénétrant pour avoir traversé toutes les plaques d'un coup, sans être déviés ni arrêtés.

    C'est ainsi qu'on a découvert ces rayons dits cosmiques dans les années 1950. Plus tard, on a créé les énormes machines souterraines dont parle Narduccio.

  22. #18
    Félix

    Re : L'état de surfusion

    Citation Envoyé par moco
    Car dès qu'elle est en grande quantité (plus que 50 à 100 ml), il se produit des irrégularités par le passage des rayons cosmiques
    J'avais cependant lu un exemple historique d'un lac entier en surfusion, au 19ème siècle. Des chevaux fuyant un incendie se sont réfugiés dans le lac. Manque de bol, l'eau était en surfusion et la glace a donc pris quasi-instantanément autour d'eux...

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  24. #19
    Cécile

    Re : L'état de surfusion

    J'avais cependant lu un exemple historique d'un lac entier en surfusion
    Ca me paraît peu probable : il ne faut pas d'impuretés pour qu'il y ait surfusion. Or, l'eau d'un lac n'est jamais ultrapure.

  25. #20
    lyapounov

    Re : L'état de surfusion

    Citation Envoyé par Cécile
    Ca me paraît peu probable : il ne faut pas d'impuretés pour qu'il y ait surfusion. Or, l'eau d'un lac n'est jamais ultrapure.
    il ne faut pas de vent non plus. Le mindre soufle d'air crée localement de la houle donc unr sur pression locale détruisant la sur fusion
    La logique sert à prouver, l'intuition sert à créer. H Poincaré

  26. #21
    Félix

    Re : L'état de surfusion

    Petite recherche internet, il ne s'agit pas du 19ème siècle mais du 20ème.
    Ce serait le lac de Ladoga, dans la région de Stalingrad, en hiver 1942 (donc 2ème guerre mondiale).
    Pas de référence de date (jour), de nom de témoin ou de nom d'une publication.
    Donc prudence...
    D'après ma mémoire, j'ai le même nom pour le lac mais une date du genre 1863, mais je peux me tromper.
    Amitiés.
    Félix

  27. #22
    Narduccio

    Re : L'état de surfusion

    Le lac Lagoda a été cité par Hubert Reeves dans "poussière d'étoiles" (pas sur à 100% du nom du livre), si j'ai le temps je vérifierai s'il a mis ces sources.
    "Une théorie n'est scientifique que si elle est réfutable". Karl Popper

  28. #23
    nickyc56

    Cool Re : L'état de surfusion

    Bonjour,

    Le lac j'en ai entendu parlé cepandant la date nulle personne y fait allusion. Mais il est précisé que c'est une légende.
    Ce pendant je pense que l'eau d'un l'ac peut êtres très pure vu que les fond marin antartique le sont. Peut être avec le froid ou je ne sais koi.
    Science sans consience n'est que ruine de l'âme .

  29. #24
    nickyc56

    Cool Re : L'état de surfusion

    Re, lol

    Au fait j'ai fait entré ac des camarades de classe, trois fois desuite de l'eau en état de surfusion. Donc je ne pense pas qu'il y existe un caractère chaotique dans cet état. Cependant il se peut qu'il y ai chao pour la stabibilité de l'état. En effet la première foi l'eau est sortit de sont état de surfusion dans le sytème de refroidissement. La deuxième foi on la sortie du système de refroidissement et il a fallut taper plusier fois desus pour qu'elle cristalise. Et la troisième foi il a fallut juste la sortir tt doucement du système de refroidissement pour que ça cristallise. Alors ma thèse est telle bonne ????
    Science sans consience n'est que ruine de l'âme .

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  31. #25
    Candides

    Re : L'état de surfusion

    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

  32. #26
    Ptitseb

    Re : L'état de surfusion

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

  33. #27
    pt'it nouveau

    Re : L'état de surfusion

    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.

  34. #28
    mach3

    Re : L'état de surfusion

    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

  35. #29
    mach3

    Re : L'état de surfusion

    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

  36. #30
    Narduccio

    Re : L'état de surfusion

    Citation Envoyé par 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
    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.
    "Une théorie n'est scientifique que si elle est réfutable". Karl Popper

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