Comportement de l'eau

[invite56921b58]

Bonjour, je suis un grand débutant en physique, alors soyez indulgents... merci

On m'affirme (un ami) que l'eau chaude met plus de temps à bouillir que l'eau froide (parcequ'elle contient moins de bulles d'air en suspension, donc une transmission de chaleur plus lente...) et que de même, l'eau chaude gèle plus vite que l'eau froide (pour les mêmes raisons, donc moins de bulles d'air pouvant rechauffer l'élément les entourant...)

Pouvez vous me confirmer ceci, ou me dire où est l'erreur de raisonement, car en fait je ne suis pas d'accord avec celui-ci, mais c'est plus par ignorance qu'autre chose... Bref ce raisonement me semble louche.

Merci d'avance
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[invite3d779cae]

bonjour

Alors pour ce qui est que l'eau chaude gele plus vite que l'eau froide c'est exact, mais il n'est pas question de bulle d'air ou d'autre chose. Cela vient du fait que dans l'eau chaude il y a beaucoup plus de convection que dans de l'eau froide. La surface de contact de l'eau chaude est donc plus grande que celle de l'eau froide, même si elles sont dans des recipients identiques.

Pour ce qui est du fait que l'eau froide bout plus vite que l'eau chaude j'en suis pas si sur, maisi il faudrait se renseigner.

[invite8c514936]

Heu... Là je ne vous suis pas... Avant de geler, de l'eau chaude doit nécessairement devenir de l'eau froide, et donc l'eau chaude doit nécessairement mettre plus de temps à geler que de l'eau froide, non ? Si je mets un bol d'eau chaude et un bol d'eau froide au congélo, le bol d'eau froide aura gelé avant, non ?

[invitef376b8ae]

Moi , personnelement je penche plutôt pour la réponse de Deep_turtle , effectivement il faut qu'elle refroidisse avant de geler ( ça me paraît plus logique mais bon )

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6f46dd17]

salut,
moi je suis d'accord avec Deep_turtle et arwen2609.
enfin c'est possibl que ca soit faux mais ca me parait plus logique.
a +

[Narduccio]

La plupart des équations d'échanges thermique contiennent un terme qui tient compte de l'écart de température. Donc, plus l'écart de température est grand, plus l'échange thermique est élevé. Mais au cours du refroidissement, l'échange thermique diminue; puisque l'écart diminue.
Pour ce qui est de la proposition de kenny; c'est comme si je disais: je prend le meilleur coureur de 100m et le meilleur courreur de 400m. Celui de 100m, puisque c'est le plus rapide, je le met à 400m et celui de 400m partira à 100m du but. Puisqu'il est le plus rapide, le courreur le plus éloigné arrivera en premier. L'eau chaude, même si elle refroidi plus vite, elle doit dabord perdre l'excedent de température qu'elle possède vis à vis de l'eau froide, et quand elle aura perdu cet excédent de température, elle mettra autant de temps que l'eau froide à geler. Bien sur, si elle est à 90°c, et l'eau froide à 30°c; elle mettra moins de temps pour perdre 10°c que l'eau froide. Mais pendant ce temps, l'eau froide se refroidira aussi. Il s'agit d'une espèce d'asymptote.

[invite8c514936]

OK c'est très clair. L'eau chaude refroidit plus vite que l'eau froide, mais se mettra à geler plus tard...

[invite56921b58]

Je vous remercie tous pour ces réponses, celà apporte de l'eau (fraiche !!! lol) à mon moulin.
Cordialement
Kenny

[pmdec]

Bonsoir tout le monde,

OK c'est très clair. L'eau chaude refroidit plus vite que l'eau froide, mais se mettra à geler plus tard...

Pas si sûr ! J'aime bien la précaution de deep_turtle de dire "commencera", ce qui "supprime" le raisonnement ci-dessous jusqu'au "deuxième MAIS"...

Avec 100 grammes d'eau à 2° (A) et 100 grammes d'eau à 50° (B) au départ :

Phase liquide : A de 2 à 0° : - 100 x 2 = -200 calories et B de 50° à 0° : -100 x 50 = 5000 calories.


Pour solidifier100 grammes d'eau à température constante (0°) : -100 x 80 = 8000 calories.

Donc pour que A soit entièrement gelée : - 8200 calories.

Et si toute l'eau de départ de B existe encore à 0°, pour geler tout B : -13000 calories.


Premier MAIS : dans la réalité, une partie de l'eau de B s'évapore pendant son refroidissement. Deux conséquences :
1 l'évaporation contribue au refroidissement : 540 calories / gramme évaporé.
2 il restera moins d'eau, donc il faudra moins absorber de calories pour geler ce qui restera.

Le calcul "à la louche" donne donc 540 + 80 = 620 calories par grammes évaporé en moins pour B. Donc pour que A et B gèlent entièrement avec le même échange thermique, il suffit qu'il s'évapore (13000-8200)/760 ~ 6,4 grammes. S'il s'en évapore davantage, il est possible que B soit entièrement gelée avant A.

Mais peut-il s'évaporer, par exemple, 7 grammes d'eau ? En raisonnant toujours à la louche, pour faire passer B de 50° à 2° rien que par l'évaporation, il suffit d'absorber 4800 calories, soit l'évaporation de 4800/760=6,3 grammes d'eau. A partir de ce moment, B est dans les mêmes conditions que A. Cela aura pris un certain temps, donc B ne pourra geler avant A. On pourrai donc croire que deep_turtle a raison. Cependant :

Deuxième MAIS : on n'a pas tenu compte jusqu'à présent de la cinétique. Or il peut se passer le phénomène suivant (il faut un temps très sec et beaucoup de vent ...) :

L'eau des récipients refroidit beaucoup plus vite en surface que dans le fond (refroidissement dû à l'évaporation beaucoup + rapide que les courants de convection). L'apport thermique (par conduction) du fond peut alors être tel que l'évaporation se produit plus (quantitativement) dans B que dans A même avec des "températures moyennes" identiques. B pourrait peut-être, dans ces conditions particulières "dépasser" A, puis se poursuivre dans B bien que la surface ait commencé à geler (et que la tension de vapeur soit donc très faible) : c'est le phénomène utilisé pour la lyophilisation.

C'est donc p'tet bien possible, allez donc savoir ...

Pour l'ébullition, il faut être plus prudent : les premières bulles qui se produisent dans le récipient plus froid au départ ne sont que de l'air (les petites qu'on voit accrochées au fond de la casserole). Elle n'apparaissent pas dans le récipient déjà bien chaud (qui est dégazé). Mais ce n'est pas l'ébullition. Regardez bien une casserole en train de chauffer doucement : il apparaît d'abord des bulles d'air accrochées aux parois, puis elles se décrochent (c'est, je crois, ce qu'on appelle l'eau frémissante pour les tisanes et autres cafés solubles), puis apparaissent enfin des bulles de vapeur d'eau, plus grosses : les premières ne crèvent pas en surface (car elles se redissolvent avant de l'atteindre) mais remuent seulement le liquide.

[invite8c514936]

Merci pmdec pour ces précisions, je comprends maintenant le sens de la question initiale, et tes explications me semblent tout à fait raisonnables.

[invite56921b58]

Merci Pmdec, me voilà donc maintenant avec une alernative, et qu'en fonction des différents critères (temps sec, vent, évaporation...), soit l'affirmation de mon ami est avérée, soit elle est fausse. Bref, je suis quand même bien plus avancé que je ne l'étais au départ, même si je n'ai pas une réponse parfaitement tranchée, nous n'avons tort ni l'un ni l'autre
Je ne pensais pas faire couler autant "d'encre" avec cette question là. J'apprécie beaucoup votre communauté, et je pense que je reviendrais vous poser des questions de temps à autres.

Cordialement
Kenny