Pourquoi l'eau bouillante gèle plus vite ?

Pourquoi l’eau bouillante gèle plus vite

Ce phénomène contre-intuitif, connu sous le nom de “l’effet Mpemba”, est un sujet de fascination et de débat scientifiques depuis des siècles. Voici l’explication scientifique de la raison pour laquelle l’eau bouillante gèle plus vite que l’eau à température ambiante :

Évacuation rapide de la chaleur

Lorsque l’eau bouillante est placée dans un environnement froid, elle libère rapidement sa chaleur latente de vaporisation, qui est l’énergie nécessaire pour transformer l’eau liquide en vapeur. Cette libération rapide de chaleur crée un gradient de température important entre l’eau et son environnement, accélérant le processus de refroidissement.

Evaporation accélérée

L’eau bouillante a une pression de vapeur plus élevée que l’eau froide, ce qui entraîne une évaporation plus importante à la surface. L’évaporation élimine les molécules d’eau les plus rapides et les plus énergétiques, laissant derrière elles une eau plus froide et plus dense. Cette eau restante gèle alors plus rapidement.

Cristallisation instantanée

Lorsque la vapeur d’eau chaude entre en contact avec une surface froide, elle se condense instantanément en cristaux de glace. Ce processus, connu sous le nom de nucléation, se produit beaucoup plus rapidement avec l’eau bouillante en raison de sa température plus élevée. Les cristaux de glace qui se forment servent alors de noyaux pour une croissance ultérieure des cristaux.

Différence de température

En raison de la libération rapide de chaleur, de l’évaporation accélérée et de la cristallisation instantanée, l’eau bouillante gèle beaucoup plus rapidement que l’eau à température ambiante. La différence de temps de congélation peut être spectaculaire, avec de l’eau bouillante qui gèle en quelques minutes contre plusieurs heures pour de l’eau à température ambiante.

Il est important de noter que cet effet ne se produit que dans certaines conditions spécifiques, telles que lorsque l’eau bouillante est placée dans un petit récipient ouvert dans un environnement froid. Dans d’autres conditions, notamment dans un grand récipient fermé, l’eau bouillante peut en fait geler plus lentement en raison de la formation d’une couche isolante de vapeur à la surface.