Souhaitez-vous connaître les raisons pour lesquelles un glaçon refroidit ? Cela peut vous paraître simple et banal, mais il y a bien une explication scientifique derrière ce fait. Cependant, bon nombre d’individus l’ignorent et trouvent même la question insensée. Curieux, vous désirez en savoir davantage sur le sujet. Voici deux bonnes raisons pour comprendre ce pour quoi les glaçons se refroidissent.
La capacité calorifique
Lorsque vous ressortez des glaçons d’un congélateur, quelques minutes plus tard ils se refroidissent. Qu’ils soient plongés dans l’eau, dans une boisson ou même à l’air libre le résultat demeure le même. Ce fait a suscité plusieurs interrogations et les scientifiques n’ont ménagé aucun effort pour répondre à ces préoccupations. Ils partent premièrement du fait que le glaçon aurait changé de milieu et donc il doit changer d’état puisque la température n’est plus la même.
Cependant, les chercheurs vont plus loin dans leur étude, ils évoquent un autre aspect du phénomène. En effet, la chaleur n’est rien d’autre que de l’énergie et un corps qui produit du froid absorbe de l’Energie. Par conséquent, lorsque vous sortez des glaçons de votre appareil, ils absorbent l’énergie du milieu ambiant ou du liquide dans lequel vous les plongez. Ces derniers ont une température beaucoup plus élevée que celle des congélateurs ou machines à glaçon.
Par ailleurs, pour déterminer la quantité d’energie contenue dans un corps, vous devez faire intervenir la notion de capacite calorifique. Cette valeur énergétique se mesure en Joules. La capacité calorique d’un glaçon par gramme est évaluée à 2,1 Joules par degré. Ainsi, si vous en avez 4 qui pèsent 20 grammes et qui de sortie du congélateur ont une température initiale de -18 ° C; la quantité d’énergie qu'ils absorbent jusqu’à 0 °C s’évalue de la manière suivante : 2,1 Joules x 20 grammes x 18 °C = 756 Joules.
Ainsi se détermine la capacité de refroidissement des glaçons, pour passer à 0 °C, ces derniers absorberont les kilojoules du milieu auquel ils seront soumis. Si la glace devient froide à 0 °C, notez que c’est à cette même température qu’elle passe de l’état solide à l’état liquide. À ce stade, il est dit que les glaçons fondent.
La chaleur latente de fusion
Il a précédemment été démontré que les glaçons pour refroidir absorbent de l’énergie, ce même fait est également observé à ce niveau. Ainsi, la fonte en consommera beaucoup plus qu’un refroidissement. La détermination de la quantité d’énergie nécessaire pour la fonte d’un corps fait appel à la chaleur latente de fusion. Pour une glace cette valeur vaut 330 Joules par gramme, ainsi pour faire fondre vos glaçons de 20 grammes, il vous faudra réunir : 330 Joules x 20 grammes = 6 600 Joules.
Vous constatez donc que l’énergie consommée par un glaçon lors de la fusion est beaucoup plus importante que dans le cas d’un refroidissement. Notez bien qu’après ce changement d’état, l’eau liquide ne change pas de température, elle reste à 0 °C.
Le refroidissement est donc un phénomène à ne pas confondre avec la fonte. Dans le premier cas, le corps passe d’une température inférieure à zéro tandis que dans le second, elle demeure nulle.
Les glaçons sont soumis à un stress
Une autre raison est évoquée pour vous permettre de comprendre ce pour quoi un glaçon refroidit. En effet, cela serait une forme de stress pour ce corps qui était dans une température basse et se retrouve dans un milieu ambiant. Ainsi, lorsqu’il est plongé dans de l’eau ou dans les boissons, il subit des intenses tensions puis il craque.
Dans le congélateur, ils avaient une structure solide, cristalline où les atomes d’hydrogène et d’oxygène étaient répartis de façon périodique. Comme tous les cristaux, ils représentent une succession de mailles tridimensionnelles qui se dilatent quand la température augmente. Dans le même temps, les mailles des couches superficielles brusquement réchauffées se contractent. C’est ce qui explique la tension du réseau cristallin de la glace.
Par ailleurs, lorsque vous mettez de l’eau dans votre congélateur, ce dernier commence à se solidifier de la surface vers l’intérieur. Ainsi, l’air dissout dans l’eau reste piégé dans la glace une fois sortie de la machine. Lorsque vous le soumettez à une température élevée, les bulles d’eau se réchauffent puis se dilatent. C’est donc ce changement brusque de température observé entre les milieux et les craquements qui expliquent le refroidissement des glaces.
Ils subissent l’effet Mpemba
L’effet mpemba suppose qu’un corps chaud se gèle plus facilement que celui qui est froid. Cela serait dû au phénomène d’évaporation qui réduirait le volume du corps au sein du congélateur. Toutefois, il faut garder à l’esprit que la chaleur, c’est de l’énergie et qu’un corps froid pour se refroidir l’absorbe en quantité suffisante.
Lorsque vous placez un liquide chaud et un autre froid dans le congélateur, la température de votre machine sera directement connectée au premier. Ainsi, elle consomme toute la chaleur émise par ce dernier et il deviendra donc en quelques minutes plus froid que le second.
S’il est plus simple de passer du chaud à la solidification alors l’effet inverse pourrait se comprendre aisément. Vous pouvez donc mieux comprendre pourquoi un glaçon placé dans une boisson de pastis refroidit plus vite que celui mis dans l’eau.
