Du ballon de foot au glaçon.

Tout l monde est familier avec les changements d’état: chauffez de l’eau, elle s’évapore pour donner de la vapeur d’eau; refroidissez la et vous en faîtes de la glace. L’eau (qui au passage a la particularité d’être moins dense à l’état solide qu’à l’état liquide, ce qui fait les glaçons flottent, à part dans certains cocktails) présente des changements d’états bien documentés: on sait qu’à la pression atmosphérique du niveau de la mer, la solidification de l’eau se fera à 0° Celsius (par définition même).

Toutefois, il arrive que la nature soit plus complexe que prévue: il est possible d’obtenir de l’eau liquide à une température plus basse que 0°, à pression ambiante. Ce phénomène est appelé surfusion depuis sa découverte en 1724 par Fahrenheit , et encore mal compris: des gouttelettes d’eau restent liquide à basse température, jusqu’à ce qu’un choc les fasse se solidifier instantanément. C’est ce qui arrive par exemple quand un avion traverse un nuage: l’eau surfondue dans le nuage, à l’origine des précipitations, va au contact de la carlingue geler instantanément, provoquant le givrage de l’appareil. C’est ce même phénomène qui expliquerait l’anecdote des chevaux du lac Ladoga: des chevaux fuyant un incendie lors du siège de Léningrad en 1942 se seraient jetés à l’eau pour se protéger du feu. L’eau du lac, surfondue, aurait alors gelé, emprisonnant les équidés. Les pluies verglacantes sont encore une autre illustration.

Un nouveau pas à toutefois été franchi dans la compréhension de la surfusion, grâce à une expérience réalisée au C.E.A., et relatée dans la revue Nature. Dans cette expérience, la surfusion est amplifiée par l’emploi d’un substrat (le solide sur lequel on pose la goutte surfondue) bien précis. En effet, une des théories qui sous-tend la surfusion tient à la structures des molécules d’eau à l’état liquide: celles-ci sont très nombreuses à s’organiser en pentagones. Or, le passage à l’état solide suppose que vous remplissiez tout l’espace avec le même motif, répété encore et encore. Si ce remplissage est possible avec des triangles, des carrés ou des hexagones, ce n’est pas possible avec des pentagones (regardez par exemple la structure d’un ballon de foot).

En employant un substrat constitué d’un alliage d’or et de silicone, les chercheurs ont pu forcé les molécules d’eau au contact à adopter un certain type de forme. Ils ont ainsi pu montrer que si l’on forçait la configuration pentagonale, la surfusion est particulièrement présente. En revanche, les effets disparaissent lorsque le liquide est forcé à adopter une configuration triangulaire.

Outre l’avancée dans la compréhension du phénomène, on peut penser à certaines applications, notamment aéronautiques, pour éviter le givrage des ailes d’avions par exemple, au moyen d’un enduit augmentant les capacités de surfusion.

Publicités

Laisser un commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l'aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion / Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l'aide de votre compte Twitter. Déconnexion / Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l'aide de votre compte Facebook. Déconnexion / Changer )

Photo Google+

Vous commentez à l'aide de votre compte Google+. Déconnexion / Changer )

Connexion à %s

%d blogueurs aiment cette page :