Expérience (involontaire) avec de l'eau qui gèle

[Tifoc]

Bonjour,
J'aimerais avoir ne serait-ce qu'une amorce d'explication au phénomène suivant.
Dans une installation de récupération d'eau de pluie, j'ai deux canalisations identiques (PER D16), qui suivent le même trajet côte à côte, non isolées. L'une a gelé, l'autre pas. Elles parcourent 1,5 m dans la cave, hors gel, puis 3,5 m dans l'atelier puis 4,5 m dans le garage (ou est installée la chaudière) avant de rentrer dans l'habitation. Les points froids peuvent se situer dans l'atelier et dans le coin du garage. J'y ai placé deux verres remplis de 1cm d'eau : l'eau n'a pas gelé.
Les différences entre les deux :
Tuyau A (celui qui a gelé) : eau de récupération (filtrée seulement mécaniquement), pression de service oscillant entre 0,5 et 2 bars (relatifs bien sûr), longueur totale de canalisation 22 m (12 dans l'habitation), en écoulement 20 fois par jour (toilettes !).
Tuyau B (qui n' pas gelé) : eau du réseau mais adoucie, pression de service de 3,5 bar, longueur totale : beaucoup (!), en écoulement… jamais ! (il s'agit de la sécurité en cas de sécheresse…).
Je doute que la différence de pression y soit pour qqchose. Reste la proportion de canalisations à l'air libre (ou presque) par rapport au reste chauffé dans l'habitation qui est en gros de 0,5 pour A, et de 0,00x.. pour B. Mais là aussi, je doute…
Alors si quelqu'un a une explication, je suis preneur !
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[Tifoc]

Finalement le verre dans l'atelier a fini par geler (enfin l'eau) au bout de 15 heures...

Personne n'a une idée ?

[Michel S.]

Bonjour, si l'on est à la limite du gel, et que l'on considère que l'eau adoucie est en fait très légèrement salée (ou plus si le rinçage après régénération a été insuffisant); or l'eau salée gèle à des températures négatives ....
Il ne faut pas oublier qu'un adoucisseur fait un échange: ions calcium contre ions sodium .
Cordialement, Michel.

[Gilgamesh]

Je vois deux autres pistes : l'eau de recup serait plus froide à l'admission (stockée dehors) et elle contiendrait plus de points de nucléations (micro impuretés).

[A voir en vidéo sur Futura]

[Tifoc]

Bonsoir et merci pour ces réponses,

l'eau adoucie est en fait très légèrement salée

Pas bête, je vais mettre un verre de chaque eau pour vérifier si l'hypothèse est la bonne

l'eau de recup serait plus froide à l'admission (stockée dehors)

Elle est stockée à la cave, actuellement aux alentours de 2° (c'est limite pour le vin ! ). Je vais mesurer la température de l'eau du réseau.

elle contiendrait plus de points de nucléations (micro impuretés).

Là je suis incompétent : vous voulez dire que ces impuretés favoriseraient (localement ?) l'émergence du gel ?

Résultat des expériences demain matin...

[obi76]

Là je suis incompétent : vous voulez dire que ces impuretés favoriseraient (localement ?) l'émergence du gel ?

Tout à fait

[LPFR]

Bonjour.
C'est peut-être l'effet Mpemba.
Au revoir.

[Tifoc]

Bonjour,

J'ai mis, près des canalisations et dans chaque local, trois pots en verre avec la même quantité d'eau dedans (env. 50ml), un avec l'eau de recup, un avec l'eau du réseau avant traitement, un avec l'eau du réseau adoucie. Déjà, la cave et le garage sont bien hors-gel. Ensuite dans l'atelier, seule l'eau de récup a gelé. Ceci élimine donc l'explication par la salinité (du moins en tant que cause principale). Par ailleurs, les trois eaux étaient à la même température quand je les ai mises dans les pots, env. 20° (j'allais pas faire les dosages dehors par ce temps [!] et les pots étaient stockés à l'intérieur). Il reste donc l'explication par la "nucléation".
Je ne connais pas ce phénomène et j'ai du mal à comprendre comment une impureté déclenche, amorce (j'hésite sur les termes, et ce n'est pas non plus une allumette dans un baril de poudre ), la modification de structure de H2O qui va la rendre glace. La documentation via my friend Google reste "littéraire" et générale (moi il me faut des graphiques pour comprendre les choses ) et parle le plus souvent de nucléation homogène dans des applications de recherche "industrielle", mais je n'ai rien trouvé sur les cochonneries qui font geler la flotte et bloquent mes toilettes !
Autre curiosité (peut-être liée ?), la glace obtenue est "orientée" (voir photo) vers un "centre" (pas vraiment au centre…) plus homogène et qui se soulève (normal) alors que le reste est resté plat (et apparemment au niveau de l'eau liquide, mais ça c'est difficile à évaluer).

[LPFR]

Bonjour.
Vous auriez trouvé plus de choses si, au lieu de chercher "nucléation" vous aviez cherché "surfusion". Vous pouvez refroidir l'eau bien en dessous de 0° C sans qu'elle se solidifie. Puis une perturbation ou une impureté déclenche la solidification. Il y a des vidéos amusantes:
http://www.youtube.com/watch?v=e5huXWeTOe8
http://www.youtube.com/watch?v=rzmDJ...eature=related
Dans un récipient, les impuretés colles aux parois (brins de fils, du calcaire, etc.) peuvent servir de centres de nucléation aussi bien pour des bulles (bière, champagne) que pou la cristallisation de l'eau. C'est pour cela que les bulles se créent sur la surface, et que les cristaux de glace poussent à partir des parois.
Au revoir.

[Tifoc]

Bonjour LPFR,

Effectivement avec surfusion ça va nettement mieux ! Les vidéos sont plus "étonnantes" que "demonstratives" (elles ne montrent pas pourquoi l'eau est en surfusion) mais j'ai trouvé les explications au phénomène (à un niveau que je peux comprendre ).
Je vais quand même essayer de reproduire les expériences avec mes gamins. Je n'ai jamais étudié ces domaines à la limite de la physique et de la chimie, mais il n'est pas trop tard... (Dans le même genre, et grace à FS, j'ai découvert dernierement les vertus des fluides non newtoniens !)

Merci à tous,