Glace
Source: Wikipédia sous licence CC-BY-SA 3.0.
La liste des auteurs de cet article est disponible ici.

Mélanges

Fusion eutectique

En hiver, les routes sont salées pour faire fondre la glace. En fait, ce n'est pas la glace qui fond, mais un eutectique glace-sel.

Lorsque le sel NaCl (Na+, Cl) entre en contact avec la glace (La glace est de l'eau à l'état solide.), les ions s'arrangent autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter,...) des molécules d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), qui sont polaires (H2δ+, Oδ−) et viennent former un composé (H2O) (NaCl) ; ce réarrangement nécessite seulement de petits mouvements des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner...), et se fait donc en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) solide. Lorsque les proportions exactes sont respectées (soit environ 22 % de sel en masse), le mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est une préparation aussi...) se conduit comme un produit pur, qualifié d'« eutectique ». La température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid...) de fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance...) de cet eutectique (Un eutectique est un mélange de deux corps purs qui fond et se solidifie à température constante, contrairement aux mélanges habituels. Il se comporte en fait comme un corps pur du point...) H2O-NaCl est d'environ -21,6 °C.

Le diagramme de phase (Un diagramme de phase est une expression utilisée en thermodynamique (voir Phase) ; elle indique une représentation graphique, généralement à deux ou trois dimensions, représentant les domaines de l'état physique...) suivant représente la température de fusion du mélange en fonction de la proportion eau-sel.

Diagramme (Un diagramme est une représentation visuelle simplifiée et structurée des concepts, des idées, des constructions, des relations, des données statistiques, de l'anatomie etc. employé dans tous les aspects des...) de phase eau-sel à pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) atmosphérique ; l'eutectique se forme pour une proportion de sel de 0,233 1 en masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la masse...) (23,31 % de sel et 76,69 % d'eau en masse)

Ainsi, pour des taux de sel inférieurs à la proportion de l'eutectique, nous obtenons un mélange eau + eutectique qui fond à une température supérieure à -21,6 °C. Pour des taux de sel supérieurs à cette proportion, nous obtenons un mélange sel + eutectique qui fond également à une plus grande température.

Le réarrangement eau + sel → eutectique ne peut se faire qu'aux points de contact entre les cristaux de glace et de sel, donc à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est...) de la glace. On a donc formation d'une couche superficielle d'eutectique qui fond (si la température est supérieure à -21,6 °C) ; comme le sel est en sursaturation, il se dissout dans l'eutectique fondu, et peut réagir avec la glace qui se trouve sous la pellicule liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.). Le phénomène se propage donc, jusqu'à ce qu'il manque de l'eau ou du sel pour former un nouvel eutectique.

En théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance...), il serait donc possible de prévenir la formation de glace jusqu'à -21,6 °C. Dans les faits, il est impossible de doser la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une...) de sel à mettre.

Glace à température ambiante

En 2005, l'équipe coréenne de Heon Kang, de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa...) de Séoul, a pu obtenir une glace d'eau à température ambiante (20 °C). Pour ce faire, un champ électrique (Dans le cadre de l'électromagnétisme, le champ électrique est un objet physique qui permet de définir et éventuellement de mesurer en tout point de l'espace l'influence exercée à distance par des particules chargées...) est appliqué entre la pointe d'un microscope à effet tunnel (Le microscope à effet tunnel (en anglais STM, Scanning Tunneling Microscope) fut inventé en 1981 par des chercheurs d'IBM, Gerd Binnig et Heinrich Rohrer, qui reçurent le Prix Nobel de physique pour cette invention en 1986....) et une surface d'or, où est disposé un film d'eau liquide, d'une épaisseur de l'ordre du nanomètre.

Dans cette expérience, l'eau se transforme en glace car les dipôles électrostatiques des molécules d'eau s'alignent sur le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) électrique. L'intensité du champ électrique à laquelle ce changement apparait (106 V·m− 1) est mille fois moins importante que ce que les modèles prédisaient.

Malgré la très faible épaisseur de la couche d'eau utilisée, ce phénomène pourrait, d'après les auteurs, intervenir au sein de nuages d'orages ou de microfissures de roches, ainsi que dans des équipements nanotechnologiques.

Laboratoire

Quelques laboratoires étudient spécifiquement la glace :

  • L'Antiicing Material International Laboratory (AMIL),
  • ainsi que le laboratoire de glaciologie et de géophysique de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux...) à Grenoble.

Histoire

Les plus vieilles bâtisses que l'on connait ayant servi à conserver la glace datent d'il y a 4 000 ans et se trouvent en Mésopotamie. Ce sont des constructions en terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse...) de forme conique (Les coniques constituent une famille très utilisée de courbes planes algébriques, qui peuvent être définies de plusieurs manières différentes, toutes équivalentes entre elles.) inversée.

Mais on retrouve des puits à neige (La neige est une forme de précipitation, constituée de glace cristallisée et agglomérée en flocons pouvant être...) ou puits à glace servant à la conservation de cette denrée partout à travers le monde : Espagne, Chine, Corée, Algérie, France,... et qui sont apparus dès le XVI° siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée...) en ce qui concerne l'Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme...). Ces grands bâtiments pouvaient conserver de la glace toute l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) afin de fournir les villes et villages les plus proches. En effet, dès la rennaissance, grâce à une période prospère tant au niveau économique que politique, des échanges interculturels entre France, Italie et Espagne ont permis la redécouverte de ce produit. La glace servait à confectionner des crèmes glacées, rafraîchir boissons et aliments, conserver les denrées, ... et même prescrite par les médecins pour calmer douleurs, fièvres, anesthésier, etc. Les "glacières" ont été exploitées jusqu'à la fin du XIX°s., c'est-à-dire jusqu'à l'apparition des usines de fabrication de glace permettant de produire la glace industriellement, au jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil...) le jour, sans l'aléas des saisons.

Pour en savoir plus: Le Musée de la Glace (Mazaugues, Var) Le visiteur est amené à remonter le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), de passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) à travers l'ambiance d'une usine à glace de la première moitié du XXe siècle, pour aboutir à la source du produit : les glacières et les systèmes de récolte - conservation de la glace disponible dans la nature.

Page générée en 0.103 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique