calorimétrie: le glaçon mystère

[invite527b3058]

voila, en pleines révisions du bac, et par une chaleur écrasante (vers les 20°C), j'ai eu l'idée de congeler une bouteille d'eau (pas remplie completement) verticalement pour ensuite me coller la bouteille gelée sur le ventre et le dos (j'vous assure ça raffraichis trop ^^).

bref.
et j'ai remarqué que le glaçon (grossièrement cylindrique), au lieu de fondre de l'extérieur vers l'intérieur fondait de l'intérieur vers l'extérieur.
ce qui m'a surpris, ça voudrais dire que le centre du glaçon reçoit plus de chaleur que la périphérie... ce n'est pas logique.

quelqu'un aurait une explication?

de plus, est ce qu'il y a un coefficient de proportionnalité entre le volume d'eau liquide et le volume une fois congelée? si oui lequel?

merci d'avance.
-----

[invite82fffb5c]

Bonjour,
Je n'ai pas d'idée pour expliquer la fonte du glaçon de l'intérieur vers l'extérieur.
Et je serais intéressé par une réponse.

En revanche, pour ce qui est du coefficient de proportionalité entre volume d'eau liquide et volume de glaçon, c'est environ 0.9.
VolumeLiquide = VolumeGlaçon*0.9
Une même masse de glaçon est plus volumineuse que l'eau liquide.

[invite527b3058]

salut
merci pour la réponse
@+

[invitee6ea268a]

Bonjour,
Peut etre que le centre de la bouteille etait tout simplement "moins gelé" que l'exterieur. Ressaye en laissant ta bouteille plus longtemps au congelateur, de facon à etre sur que tout est à la même temperature.

Je ne vois pas d'autre solution...

A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite527b3058]

Bonjour,
Peut etre que le centre de la bouteille etait tout simplement "moins gelé" que l'exterieur. Ressaye en laissant ta bouteille plus longtemps au congelateur, de facon à etre sur que tout est à la même temperature.

Je ne vois pas d'autre solution...

A+

je ne pense pas que ça soit ça, j'avais laissé la bouteille toute une nuit dans le congel. mais c'est une piste a creuser, surement.

[invite88ef51f0]

Salut,
L'extérieur de la bouteille est encore pris en un seul bloc ?

[invited84210a7]

Je parie que tu n'avais pas entierement congelé ta bouteille et que le centre n'a jamais été gelé.
Pas d'autre explication plausible à donner.
Pierre

[invite527b3058]

Je parie que tu n'avais pas entierement congelé ta bouteille et que le centre n'a jamais été gelé.
Pas d'autre explication plausible à donner.
Pierre

La hauteur n'avait pas changé lorsquele trou au centre est parru, ce qui veut donc dire qu'il a fondu par le milieu... enfin je pense. De toute façon, si au milieu elle avait pas été congelée, il y aurait eu au dessus une paroi de glace qui aurait empeché le centre de fondre, hors le centre était visible alors que quelques millimetres latéraux avaient fondu sur le pourtour.

[invited84210a7]

Combien de temps l'avais-tu mis au congélo? Essaye de faire exactement pareil et vérifie si le centre est gelé
Ou reessaye apres avoir laissé l'eau une semaine au congélo, et tu verras que ca fond pas l'extérieur.
Pierre

[invite527b3058]

Combien de temps l'avais-tu mis au congélo? Essaye de faire exactement pareil et vérifie si le centre est gelé
Ou reessaye apres avoir laissé l'eau une semaine au congélo, et tu verras que ca fond pas l'extérieur.
Pierre

ouais pas bête, je vais essayer
je vous tiens au courant
@+

[inviteb89e0cbf]

Bonjour,

Voici un sujet qui commence à dater un peu... J'ai fait des observations similaires à celles de bouletman : en plongeant un glaçon dans un verre, il commence par fondre au milieu, jusqu'à avoir l'aspect d'un cylindre creux. Dans le cas d'un glaçon, je pense que la question de gimini ne se pose pas (s'il est resté suffisamment longtemps congelé, on peut affirmer que ça température est homogène avant le début de l'expérience)
Je ne sais pas si ça a une importance, mais, si mes souvenirs sont bons, à chaque fois que j'ai pu faire cette expérience, le glaçon était plongé dans un liquide de densité supérieure à un.
Si quelqu'un avait une réponse à cette question, qui me tracasse depuis pas mal de temps....
Merci

[skeptikos]

Bonjour.
La congélation commence pas la périphérie, ce qui concentre les sels dissous au cœur. Cette partie finit par congeler malgré la présence de ces sels mais à une température encore inférieure, et il est normal donc que ce cœur fonde plus vite lors du réchauffement.
@+

[invite93279690]

Bonjour.
La congélation commence pas la périphérie, ce qui concentre les sels dissous au cœur. Cette partie finit par congeler malgré la présence de ces sels mais à une température encore inférieure, et il est normal donc que ce cœur fonde plus vite lors du réchauffement.
@+

Salut,

Je veux bien mais pourquoi ce n'est pas l'eau salée qui gèle directement ? Comment se forme le gradient de sel ?

[inviteb89e0cbf]

La congélation commence pas la périphérie, ce qui concentre les sels dissous au cœur. Cette partie finit par congeler malgré la présence de ces sels mais à une température encore inférieure, et il est normal donc que ce cœur fonde plus vite lors du réchauffement.
@+

c'est effectivement ce que j'ai pu observer, en faisant congeler des glaçons, mais je ne comprend non plus pourquoi le gradient de concentration en sels s'établit du cœur vers l'extérieur : assez naïvement, j'aurais eu tendance à penser qu'il s'établissait selon la densité, on aurait donc eu un gradient dirigé verticalement (du bas du glaçon vers le haut, ou le contraire).
Pourquoi cela n'est-t-il pas le cas?

La seule explication que je peux imaginer est celle-ci : le refroidissement du glaçon se fait par conduction, les mouvements de convection sont négligeables. On a donc une température plus basse à la périphérie du glaçon, donc c'est là qu'il commence à geler, sous forme d'eau pure, en augmentant la concentration en sels au centre, ce qui est conforme à l'explication de Skeptikos.
En fait, des connaissances en physiques me font défaut : les changements d'état de l'eau s'effectuent à température constante (0°C pour l'eau pure) la température du glaçon devrait donc être homogène au moment de la solidification, non?
Si jamais vous pouviez m'expliquer comment se déroule précisément la solidification du glaçon (j'ai tenté de faire des recherches sur internet, mais tout ce que j'ai pu trouver, ce sont des explications de niveau maternelle/primaire, 5e au maximum, qui ne répondent pas à ma question.)
@+