Bon, ma copine a fini par me demander ce que je fichais avec ce verre d'eau... Je lui ai expliqué, et elle a suggéré que l'évaporation pouvait jouer un rôle, en participant à la déperdition de chaleur à la surface et donc le gel plus rapide...
Du coup, re-expérience avec un cellophane sur le verre pour empêcher l'évaporation. Même résultat que sans cellophane...
"Mais, chérie, puisque je te dis que c'est pour la ScienceBon, ma copine a fini par me demander ce que je fichais avec ce verre d'eau..."...
T'as bien choisi ta copine : c'est une remarque intéressante ! Mais je pense que les effets thermiques de l'évaporation sont négligeables à cette température. Je suis pleinement satisfait de l'explication à partir de la densité...elle a suggéré que l'évaporation pouvait jouer un rôle, en participant à la déperdition de chaleur à la surface et donc le gel plus rapide...
Par contre, la fonte du glaçon et la forme de la surface de séparation entre la glace transparente et la glace blanche continuent de m'intriguer... Je pense que la glace devient transparente lorsqu'elle est fondante (l'eau venant remplir les cavités), ce qui voudrait dire que l'eau fondue descend le long du glaçon et aide à faire fondre le bas plus rapidement que le haut. Quelqu'un connaîtrait-il les différences de conduction thermique entre la glace et l'eau ?
Salut
nonEnvoyé par Coincoin
, mais la glace est un bon isolant si on en fait des igloos, et ya pas de convection dans la glace
100% d'accord ! Même si les transferts de chaleurs étaient équivalents selon les différentes faces du verre (ce qui n'est pas le cas en raison de l'épaisseur du verre), si la température est en dessous de 4°C, toute molécule qui continue à se refroidir va monter (ce n'est pas analogue à de la convection, c'est de la convection !) pour se retrouver à la surface du verre, car elle sera moins dense.
Donc c'est en haut que commence le changement d'état.
Presque. En fait ce n'est pas vraiment au niveau de la molécule que ça se passe, la molécule n'a pas de température... C'est au niveau d'éléments de fluide contenant un grand nombre de molécules.toute molécule qui continue à se refroidir va monter
j'ai fait aussi mon experience :
j'ai pris un verre cylindrique (que j'ai cassé d'ailleur)
j'ai attendu la congelation totale
mon but etait d'observer la transformation de la glace blance en glace tranparente.
je l'ai observé mais pas que ca : voir image.
au dessus (interface liquide air dans le congelo), j'ai observé la formation d'un cone que j'ai pu isoler lorsque j'ai casser en deux le bloc de glace dans le sens de la vertical.
autout, lors de la decongelation , la glace transparante s'est fromé progressiviement atteingant 7 mm d'epaisseur.
le fond lui ne s'est pas transformé. ainsi que la parti qui est devenu a l'air libre lorsque j'ai fendu le bloc.
ah oui, j'ai reblancer les morceaux dans le verre (enfin ce quie n reste) le totu dans le freezer pour voir si la glace blanche reclaque.
Chouette, un dessin !!! J'hésitais à en faire un... Ce dont je parlais il y a quelques messages, c'est le creux de la ligne violette.
et comment expliquer la partie rouge et le fait que la glace transparante n'apparit pas quant on a cassé le bloc de glace en 2 ????
Pour les conductivités thermique, j'ai trouvé :
5,6.10-3 W.cm-1.K-1 pour l'eau à 0°C.
et
5.10-4 kcal.s-1.m-1.K-1 pour la glace (désolé pour l'unité "exotique")
Suggestion d'expérience : faire bouillir l'eau pour la dégazer puis faire une congélation ... a mon avis il devrait y avoir beaucoups moins de bulles.
ben , ca reste transparant mon general , c'estpas mal tout ca ...
Bonjour,
dans le cas étudié il vous faut comparer la conductivité thermique d'une substance (le verre), d'épaisseur NON nulle, à celle d'une substance autre (air, vide,etc...) d'épaisseur NULLE ; à sa surface horizontale, le liquide est en CONTACT DIRECT avec l'air frais de l'évaporateur!!
Je ne comprends pas trop cette dernière intervention... Une interface entre deux milieux est toujours d'épaisseur nulle, non ? Je suis d'accord que le verre en contac avec l'eau est d'épaisseur non nulle, mais c'est aussi le cas de l'air en contact avec l'eau...
Hi
Question à deux sous, en référence à toutes les explications faisant intervenir haut, bas et la gravité.
Le verre d'eau gèlerait-il différemment en microgravité ?
L'expérience a du être faite, et en cherchant le résultat, celà devrait permettre d'infirmer ou de conforter certaines hypothèses.
A+
ça n'a rien d'évident... les expériences en micro-gravité sont délicate et je ne sais pas si cette question est celle qui présente l'intérêt fondamental le plus grand !! Ceci dit c'est vrai que si effectivement elle a été faite ça sera intéressant de connaitre le résultat.L'expérience a du être faite
Coincoin t'es prêt à embarquer avec ton frigo ??
En fait, peut-être que si. C'est même peut-être une des premières expériences qu'on aurait du faire, pas pour la physique fondamentale mais pour l'ingénierie : comment peuvent geler les fluides dans les canalisations d'une station orbitale ou d'un vaisseau spatial si le chauffage tombe momentanément en panne ?
Tiens, ça me fait penser : je crois me souvenir qu'un lac ne gèle pas toujours par le haut.
A+
Salut,
Il me semble qu'il y ait un truc ( paramètre) qui ait échappé aux différentes annalyses : autour de ton eau, tu as 2 milieux très différents, le verre d'un coté, qui est solide donc ne transmet la différence de t° que par conduction, et l'air, gaz qui doit certainement subir des courrants de convection ( peut-être même assisté dans les réfrigérateurs avec mouvement d'air interne), et de ce fait, le renouvellement d'air plus froid en surface du liquide pourrait induire le gel plus rapide de la surface de l'eau ( d'autant que l'air à moins que 0°c doit être très sec et augmenter le phénomène par l'évaporation partielle du liquide de surface).
Ceci ajouté au fait que la densité max de l'eau se situant à 4 °, et créant ainsi aussi des courrants de convection dans le liquide, favorise dans une faible mesure la formation de glace en surface.
Marrant comme un truc qui semble si simple peut ne pas l'être !!
A+
Salut,ça n'a rien d'évident... les expériences en micro-gravité sont délicate et je ne sais pas si cette question est celle qui présente l'intérêt fondamental le plus grand !! Ceci dit c'est vrai que si effectivement elle a été faite ça sera intéressant de connaitre le résultat.
Coincoin t'es prêt à embarquer avec ton frigo ??
En effet, question pertinente, si c'est la moindre densité qui joue, on va se retrouver avec une sphère de glace entourant de l'eau à l'état liquide, mais si on continue la congélation, cette glace va se craqueler sous la pression de la glace plus interne qui augmente le volume.
Ca doit être certainement un effet à prendre en compte !
A++
c'est ce que l'on a observé a :mon avis avec la glace blanche... mais comme je l'ai suggeré, si le refroidisssemnt et tres lent, alors tout le liquide devrait avoir la meme temperatuer (a peu de chose pres) et tout le liquide pas 0°C puis les negatif en meme temps ce qui devrait donné une glace transparente...Salut,
En effet, question pertinente, si c'est la moindre densité qui joue, on va se retrouver avec une sphère de glace entourant de l'eau à l'état liquide, mais si on continue la congélation, cette glace va se craqueler sous la pression de la glace plus interne qui augmente le volume.
Ca doit être certainement un effet à prendre en compte !
A++
mais je n'arrive pas a expliqué mon experience (apres celle de coincoin) cf shema ...
Vous vous cotisez pour me payer le voyage ?Coincoin t'es prêt à embarquer avec ton frigo ??
Pour info, j'ai essayé de faire geler de l'eau après l'avoir fait bouillir, l'expérience n'est pas concluante (aucune différence avec le témoin). Je ne l'ai peut-être pas laissé bouillir assez longtemps...
Salut,Vous vous cotisez pour me payer le voyage ?
Pour info, j'ai essayé de faire geler de l'eau après l'avoir fait bouillir, l'expérience n'est pas concluante (aucune différence avec le témoin). Je ne l'ai peut-être pas laissé bouillir assez longtemps...
Je pense qu'il faudrait utiliser de l'eau distillée et dégazée, mais ça n'engage que moi! (lol)
A+
Mouai.
Il me semble que dans tout ce qui précède, on a oublié la contribution radiative.
Explication :
A l'instant t, le frigo est vide, et en équilibre à -10°C par exemple.
A t+1, on y introduit le verre rempli d'eau à 20°C, ce qui rompt l'équilibre radiatif.
Le verre d'eau se comporte comme une source qui va rayonner de l'énergie sous la forme d'ondes électromagnétiques.
A 20°C, ce rayonnement est maximum à environ 10µm.
Réciproquement, le verre va recevoir le rayonnement des parois du frigo.
Si l'un et l'autre étaient des corps noirs parfaits, on pourrait donner l'émittance rayonnée suivant la loi de Planck.
Frigo à -10°C : M=k.T^4=271 W/m²
Verre à +20°C : M=418 W/m²
Dans le cas de corps noirs parfaits, le verre et l'eau se refroidiraient au début en rayonnant 418-271=147 W/m²
En réalité, ces valeurs sont à pondérer par l'émissivité.
L'eau est transparente dans le visible, mais absorbante dans l'infrarouge. On peut donc raisonnablement penser que son émissivité est assez importante vers 10µm et que le refroidissement radiatif n'est peut-être pas négligeable par rapport à la conduction.
On considère maintenant une tranche d'eau, horizontale.
La tranche supérieure voit au dessus la surface du frigo, à -10°C et en dessous, la masse de l'eau à +20°C. Donc cette tranche se refroidit en rayonnant vers les parois du frigo, vers le haut.
L'interaction de cette tranche par conduction avec la paroi du frigo doit par contre être assez faible car elle se fait par l'intermédiaire de l'air.
Une tranche intermédiaire rayonne par contre assez peu, car l'eau qui l'environne est à une température voisine (elle reçoit en fait autant qu'elle rayonne).
Pour ce qui est de la tranche du fond du verre, c'est un peu plus compliqué. La tranche du fond voit au dessus le rayonnement de l'eau à 20°C et en dessous la paroi du frigo. La paroi refroidit cette tranche par conduction, et l'eau réchauffe la paroi, également par conduction : quand on pose le verre, celà fait peut faire fondre localement le givre a cet endroit si l'eau est un peu trop chaude.
Je pense que pour conclure, il faut au moins faire un bilan thermique complet en prenant en compte les transferts par conduction et les transferts par rayonnement, en tenant compte des émissivités. Et il n'est pas du tout évident que la contribution radiative soit négligeable.
