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La Surfusion

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Sommaire
I. Introduction ,présentation du phénomène.

II. Ce qu’il faut savoir…
A. Le Lac Ladoga.
B. Daniel Fahrenheit.
C. Présentation du phénomène.

III. Explication niveaux moléculaire.
A. Expérience et explication moléculaire.
B. L’effet Mpemba.
C. Dégagement de chaleur.

IV. Protocole expérimental.

V. Ou la trouve-t-on ?
A. Naturellement.
B.Application.

VI. Conclusion.?
I. Introduction.

Depuis de nombreuses années on nous enseigne que les principales composantes de la matière ne pouvaient passée que par trois états (solide, liquide et gazeux) mais cette notion de changement d’état est à revoir car il existe une multitude d’état intermédiaire que l’on ne peut encore dénombrer, mais qui sont extrêmement utiles car ils conditionnent laréussite de nombreuses expériences de laboratoires. L’état intermédiaire que nous allons expliquer aujourd’hui est l’un des plus simples à observer pour notre niveau il s’agit de la surfusion.
Tout d’abord on sait que lorsque l’on chauffe de la glace à pression atmosphérique, celle-ci fond à environ 0 °C. Mais lorsque l’on refroidit de l’eau, celle-ci gèle en-dessous de 0 °C. Or si un petitcristal se forme, il est dissout par l’agitation de l’eau mais plus il fait froid et plus l’eau est calme, donc plus il sera facile de former ce cristal. Lorsqu’en état de surfusion on introduit un défaut (poussière, aspérité…) ceci permet d’amorcer la cristallisation plus facilement.
Pour aller un peu plus loin on peut dire : qu’en dessous de 0 °C, la transformation liquide solide s’accompagned’une diminution de l’énergie produite par l’agitation des électrons de l’eau. Or cette diminution est proportionnelle à la masse transformée, donc au volume de glace formé. Pour que la transformation se fasse, il faut que l’énergie gagnée soit plus importante que l’énergie nécessaire pour créer une interface liquide/solide.
Dans le cas d’un petit cristal, il a une masse faible, donc sa formationlibère peu d’énergie volumique par rapport à l’énergie de surface nécessaire. Comme il est impossible de créer immédiatement un gros cristal, la solidification ne peut pas se faire. Donc la température continue à descendre en dessous de 0 et l’eau reste toujours liquide. L’arrivée d’un crin de cheval ou d’une poussière change localement la tension superficielle et permet de former un gros cristalautour de cette impureté. Ce gros cristal peut ensuite croître, c’est l’amorce de la solidification. S’il n’y a pas d’impureté, il faudra attendre que le bilan énergétique soit favorable pour que la solidification commence.
Ce faisant, comme la solidification libère de l’énergie, cela fait remonter la température à 0 °C, la solidification va se continuer à cette température.
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II. Ce qu’ilfaut savoir…

A. Le Lac Ladoga.

L’histoire des chevaux du lac Ladoga est principalement évoquée dans le roman « Kaputt » de Curzio Malaparte. Ce dernier nous raconte l’anecdote qui se déroula lors du siège de Leningrad en 1942 : un incendie survenu dans la forêt de Raikkola en Russie obligea des hommes et leurs chevaux à atteindre la rive du lac Ladoga, c’est alors, pendant la nuit,qu’intervint le vent du nord. Brusquement, l’eau gela dégageant un bruit de verre se brisant. Des milliers de chevaux périrent dans ces glaces.
Dans ce cas, on assiste bien au phénomène de la surfusion : l’eau peut rester à l’état liquide bien en dessous de 0°C, il suffirait d’un choc assez violent pour que cet état devienne solide. Or, l’arrivée assez brutale de chevaux dans le lac a suffit pour queles quelques cristaux de glace formés sur les poils de chevaux se propagent dans tout le lac.
Cet épisode servit à de nombreux physiciens d’expliquer que ce phénomène qui paraissait si miraculeux à l’époque n’était que chimique et naturel !

B. Daniel Fahrenheit.

Physicien Allemand né en Poméranie orientale le 24 mai 1686 et est mort le 16 septembre 1736.
Originaire d’une famille de…