un phénomene thermodynamique

[smida]

bonsoir,

je voudrais savoir ou avoir une explication d'un phénomène physique que j'ai vue par coïncidence quand on met une bouteille d'un liquide a savoir il peut être autre que l'eau voir boisson.... dans un congélateur par fois ce liquide ne se solidifie pas même si il reste 3 jours dans le congélateur, mais dés que vous agiter la bouteille ou vous l'ouvrer le liquide commence a se solidifier .

je pense qu'il s'agit de la pression de vapeur du liquide en question, la bouteille étant donné fermer donc probablement la pression dans la bouteille soit inférieur a celle de la pression atmosphérique ( vue que le liquide été sous une température qui favorise son evaporisation danc le volume dans la bouteille est occuper par la vapeur du liquide) après refroidissement la vapeur se condense , et il aura lieux a une dépression dans la bouteille par rapport a la pression atmosphérique, se qui stoppe la solidification du liquide.

c'est ce que je pense. si non comment on peut expliquer ce phénomène.

merci pour votre éclaircissement.
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[invitee781c8c3]

Bonjour.Ce liquide contient un gaz dissout et par conséquent il'y a une superficie qui sépare le liquide du gaz là il'y a des forces dites des tensions supeficielle .On associe à ces forces une énèrgie .Lorsque vous agitez ces forces disparaissent et l'énergie du systéme diminue ce quiest traduis par une solidification instantannée

[sircoca]

Ce que tu as vu, est un phénomène de surfusion.

La surfusion représente un état peu stable dans lequel un corps reste liquide même sous sa température de solidification.

Pour faire rapide ; pour se solidifier ,l'eau qui est le composant essentiel des boissons doit comporter des impuretés qui vont générer les cristaux de glace; en l'absence d'impureté , l'eau peut se refroidir sans geler : pourquoi ? Car la création des cristaux nécessite la mise en place d'une interface solide-liquide ,siège de tensions de surface couteuses en énergie . Or la seule source d'énergie disponible est celle libérée par la solidification de quelques cristaux mais elle est insuffisante ici; résultat: les cristaux commencent a se former et se désagrègent immédiatement .
Si tu frappes ta bouteille, si tu agites l'eau : tu apportes une énergie d'activation qui va permettre la mise en place de l'interface et donc de la cristallisation; le système libère de plus en plus d'énergie et ta cristallisation se répand (même si ça n' a rien d'évident le système s'échauffe ici !!)
Evidemment si on continuait à refroidir ,l'eau finirait par geler; c'est dû à l'agitation moléculaire qui diminue faisant que les interactions moléculaires au niveau des interfaces est moins couteuse en énergie: la solidification peut se faire sans énergie d'activation.

Voilà j'espère avoir été clair

[invite2114f004]

C'est bien un phénomène de surfusion comme Sircoca l'a décrit.

il s'agit surement d'acetate de sodium (c'est de loin le plus facile à faire).
Il suffit de produire de l'acetate de sodium ( bicarbonate de soude et vinaigre d'alcool) de le chauffer puis lorsque l'eau s'est évaporée tu le place au réfrigérateur. Quand il sera refroidi il n'aura pas cristallisé si ta solution était bien fondue avant de la placée au réfrigérateur.
Ensuite il suffit de placer un cristal d'acetate de sodium dans la solution refroidie et elle cristallise entièrement en produisant de la chaleur.
( tu peux aussi mettre un cristal puis verser la solution dessus, mais c'est la seule solution pour amorcer la cristallisation de la solution)

Si tu veux tu as des vidéos sur la préparation sur Youtube (c'est innofensif).
http://www.youtube.com/watch?v=Yxk3OZWq9Ls

[A voir en vidéo sur Futura]

[smida]

bonsoir;
je tiens a vous remercier pour votre précieuse aide, j'arrive pas a comprendre bien le phenomaine, est ce que l'eau doit contenir des impureté pour etre solidifier ce ci dit que l'eau deminiralisé fera l'obejet d'un phenomene de surfusion?

qu'elle est le rapport entre la surfusion et la tension superficielle?
si le gaz dissous est la cause de la surfusion alors pour quoi tout les bouteille de boisson gazeuse ne surfusionnent pas?

merci infiniment

[sircoca]

bonsoir;
je tiens a vous remercier pour votre précieuse aide, j'arrive pas a comprendre bien le phenomaine, est ce que l'eau doit contenir des impureté pour etre solidifier ce ci dit que l'eau deminiralisé fera l'obejet d'un phenomene de surfusion?

qu'elle est le rapport entre la surfusion et la tension superficielle?
si le gaz dissous est la cause de la surfusion alors pour quoi tout les bouteille de boisson gazeuse ne surfusionnent pas?

merci infiniment

Quand l'eau se solidifie, il y a forcément contact entre des molécules d'eau à l'état liquide et d'autre à l'état liquide. C'est ce qu'on appelle une interface. Au niveau de cette interface , il existe des tensions superficielles ; si tu veux on peut voir ça comme une force qui freine l'organisation naturelle des molécules de l'état liquide vers l'état solide. Du coup pour combattre cette force, le système a besoin d'un surplus d'énergie. A ce moment la seule énergie disponible est l'énérgie libérée par la solidification des cristaux. Or si cette énergie est insuffisante pour combattre la tension de surface, l'interface ne peut perdurer , la cristallisation s'arrête, les minis cristaux éventuellement apparus se désagrègent... L'eau est à -8°C et reste liquide :c'est l'état de surfusion.
Pour rompre cet état, il faut donner de l'énergie au système, en cognant dessus par exemple.L'eau gèle alors.

S' il y a des impuretés, ces impuretés servent de supports à la formation de glace ; comme elles sont de tailles non négligeables , on va tout de suite créer une interface plus importante et donc une quantité de glace plus importante .Ce faisant la quantité d'énergie libérée par le sytème est plus grande et va pouvoir être récupérée pour combattre les tensions de surface ,stabiliser les interfaces et donc la cristallisation s'étend ...

Ce ne sont pas les bulles qui expliquent l'état de surfusion; cet état existe dans l'eau plate sans gaz dissous!
Mais l'état de surfusion existe bel et bien quand on refroidit les boissons gazeuses (ça marche nickel avec de la corona (désolé pour la pub!));
Là par contre quand tu tapes la bouteille, tu as 2 effets pour le prix d'un. D'abord le choc qui va donner de l'énergie au système puis la formation de bulles dû à ce choc ; bulles qui vont jouer le même rôle que des impuretés.. et c'est parti pour la cristalissation !!

Voilà! J'espère que c'est assez clair.

[sircoca]

Je n'avais pas lu toutes les réponses à ta question et en relisant je comprends mieux tes questionnements et ce qui t'empêche de comprendre : la première réponse d'Abdellahjandou est erronée ; les gaz dissous n'y sont pour rien et ce ne sont pas des tensions de surface liquide-gaz qui entrent en jeu mais bien des tensions liquide-solide

[smida]

BONJOUR sircoca. et merci pour votre explication détaillé ;

Une autre ambigüité reste c'est que ce phénomène n'est pas toujours présent CAD que rarement que je voie ce phénomène, une fois je mets une bouteille dans le congélateur et ca fonctionnent et trop de fois non, alors que les conditions qui favorisent la surfusion sur évident a avoir dans la solution (d'après ce que je voie).
Alors comment on peut provoquer ce phénomène.


Merci

[sircoca]

Déjà ça marche mieux avec de l'eau déminéralisée, filtrée; après plus la bouteille passe de temps dans le congélateur, plus le congélateur est froid moins on a de chance de voir l'état de surfusion...
En fait il y a un paramètre sur lequel on a assez peu de prise, ce sont les vibrations du compresseur du congélateur qui malheureusement peut fournir l'énergie suffisante pour assurer pour combattre les tensions de surface.
En fait les gens ont souvent remarqué ce phénomène en laissant des bouteilles d'eau dehors ou dans des pièces non isolées par grand froid.

Si on laisse l'eau à des température trop froide, trop longtemps , l'agitation thermique diminue et donc la barrière énergétique de l'interface diminue...l'eau finalement va solidifier aussi pure soit-elle, sans choc ni vibration...

La surfusion reste un état rare et pas très stable . C'est pour ça que c'est bien !!

Le mieux c'est peut-être d'essayer dans un freezer (qui n'est pas trop froid) pendant 2-3 heures

Voilà

[smida]

bonjour ,

merci beaucoup sircoca c'est parfaitement claire , ainsi qu'a tout les personnes qui ont répondue a ma question.

bonne journée.