Comment ralentir la fonte d'un glaçon ?

Ralentir la fonte d’un glaçon : Mythes et réalités de l’effet Mpemba

La fonte d’un glaçon, phénomène apparemment simple, recèle des subtilités fascinantes. Alors que l’on pourrait intuitivement penser que plus l’eau est froide au départ, plus le glaçon durera, la réalité est plus nuancée, voire paradoxale. L’effet Mpemba, du nom du scientifique tanzanien Erasto Mpemba qui l’a popularisé, illustre ce paradoxe : de l’eau chaude, paradoxalement, peut former des glaçons qui fondent plus lentement que ceux issus d’eau froide. Mais comment expliquer ce phénomène et, surtout, comment exploiter cette connaissance pour ralentir la fonte d’un glaçon ?

L’explication la plus communément admise de l’effet Mpemba repose sur plusieurs facteurs interagissant complexements. Tout d’abord, la différence de densité. L’eau chaude est moins dense que l’eau froide. Cette différence influence la convection, c’est-à-dire le mouvement de l’eau lors du refroidissement. Dans l’eau chaude, la convection est plus intense, ce qui accélère le processus de refroidissement initial, même si la température globale de départ est plus élevée. Cependant, ce phénomène seul ne suffit pas à expliquer complètement l’effet.

Un autre facteur crucial est la présence de gaz dissous. L’eau chaude dissout moins de gaz que l’eau froide. Ces gaz, notamment l’air, peuvent agir comme des isolants thermiques, ralentissant le processus de congélation et influençant la structure cristalline de la glace formée. Une glace contenant moins de bulles d’air aura une structure plus homogène et sera potentiellement plus résistante à la fonte. Enfin, l’évaporation joue également un rôle non négligeable. L’eau chaude s’évapore plus rapidement, réduisant sa masse avant même la congélation.

Alors, comment ralentir la fonte d’un glaçon en pratique ? L’effet Mpemba, bien que fascinant, ne garantit pas à lui seul une fonte plus lente. Pour maximiser la durée de vie d’un glaçon, il est plus efficace de se concentrer sur d’autres stratégies:

• Isoler le glaçon: Le principe est simple : limiter le transfert de chaleur vers le glaçon. On peut le placer dans un récipient isolé thermiquement, le recouvrir d’un matériau isolant (comme du papier aluminium ou un torchon), ou encore le placer dans un environnement frais et sec.

• Réduire la surface de contact: Un glaçon sphérique fondra plus lentement qu’un glaçon cubique de même volume, car sa surface exposée à l’air est plus petite.

• Choisir une eau pure: Une eau moins riche en gaz dissous, obtenue par exemple par ébullition et refroidissement, peut légèrement améliorer la résistance à la fonte, bien que l’effet soit moins spectaculaire que celui suggéré par l’effet Mpemba dans sa forme la plus populaire.

En conclusion, ralentir la fonte d’un glaçon ne se résume pas à une simple question de température initiale de l’eau. Si l’effet Mpemba offre un éclairage fascinant sur la complexité des phénomènes physiques impliqués, des méthodes pratiques et plus efficaces reposent sur une isolation adéquate et une réduction de la surface de contact du glaçon. La recherche continue d’ailleurs à explorer les nuances de cet effet fascinant et controversé, promettant de nouvelles découvertes sur la physique de la glace.