Calcul de la vitesse de changement d'état

[Baliethecat]

Bonjour à tous,

Je fais de nombreuses recherches sur internet mais j'ai beaucoup de mal à trouver des informations sur la vitesse à laquelle peut s'effectuer un changement d'état.

Si par exemple, sous pression atmosphérique, j'ai 1m3 d'eau liquide dans un récipient à 20°C sous une température ambiante de 20°C. Imaginons que la température ambiante chute instantanément à -40°C. En combien de temps l'eau sera-t-elle intégralement transformée en glace ?

Comment peut-on, par le calcul, déterminer ce "délais" de transformation en glace (en négligeant le phénomène de surfusion) ?

Merci pour votre aide !
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[gts2]

Cela dépend d'un "certain nombre" de choses, taper pour un premier exemple "formation de la glace sur un lac".

[Baliethecat]

Bonjour gts2, merci de votre réponse.

J'ai lu l'article sur le premier résultat google. Donc ok dans le cas d'un lac cela va dépendre de sa forme, des différences de températures dans l'eau et dans l'air, du vent, etc... l'eau va geler plus rapidement sur les bords car c'est l'endroit le moins profond. Pour une même quantité d'eau, un lac peu profond et étendu gèlera plus rapidement qu'un lac peu étendu et très profond. En effet, le lac échange sa chaleur avec l'air extérieur donc quand on augmente la surface d'échange on augmente le transfert thermique. D'autre part, moins il y a d'eau et plus cela gèlera rapidement (une flaque d'eau gèle plus rapidement que le Lac Léman).

Ok mais cela ne m'avance pas beaucoup.

Ce que j'aimerai c'est déterminer ce temps t de transformation (totale) en glace par le calcul. Pour cela je pars d'un exemple simple ou il n'est pas question de vent, de courant, de profondeur et de superficie.

Mon exemple simple est donc un cube d'eau (1m3) homogène (voyez ça comme une grosse goutte) à 20°C entouré d'air ambiant qui passe subitement à -40°C. Il est impossible de calculer le temps que va mettre ma grosse goutte d'eau de 1m3 pour geler entièrement sans prendre en compte toutes les spécificités d'une situation réelle comme dans le cas d'un lac ?

[gts2]

Votre problème est en 3D, cela se complique..
Si vous voulez un ordre de grandeur, vous pouvez vous inspirer de "Formation couche glace lac" (2ème réponse Google) en prenant le premier paragraphe "contact parfait air glace" et prendre comme dimension caractéristique la moitié de l'arête du cube.

[A voir en vidéo sur Futura]