Pourquoi mettre de l’eau chaude dans des bacs à glaçons ?

Pourquoi l’eau chaude gèle-t-elle plus rapidement que l’eau froide dans des bacs à glaçons ?

Contrairement à l’intuition, l’eau chaude peut geler plus rapidement que l’eau froide dans des bacs à glaçons. Ce paradoxe, connu sous le nom d’effet Mpemba, porte le nom du jeune Tanzanien Erasto Mpemba qui a découvert le phénomène en 1963.

Comment expliquer ce phénomène ?

La raison pour laquelle l’eau chaude gèle plus rapidement est liée à un phénomène physique appelé homogénéisation de la température. L’eau chaude a une température plus uniforme que l’eau froide. Lorsqu’elle est placée dans un congélateur, la chaleur initiale se dissipe rapidement, créant un environnement plus homogène. Cela permet à la cristallisation de glace de se produire plus rapidement.

En revanche, l’eau froide contient des zones plus froides et plus chaudes. Lorsque l’eau froide est placée dans un congélateur, les parties les plus froides peuvent commencer à geler tandis que les parties plus chaudes restent liquides. Cela crée des inégalités de température qui ralentissent le processus de cristallisation.

Autres facteurs contributifs

Outre l’homogénéisation de la température, d’autres facteurs peuvent également contribuer à la formation plus rapide de glace dans l’eau chaude :

• Evaporation: L’eau chaude s’évapore plus rapidement que l’eau froide, ce qui réduit le volume d’eau et concentre les impuretés. Cela peut accélérer la cristallisation.
• Dissolved Gases: L’eau chaude libère les gaz dissous plus rapidement que l’eau froide. Ces gaz peuvent former des bulles qui agissent comme des sites de nucléation pour les cristaux de glace.
• Convection: Dans l’eau froide, la convection fait circuler l’eau, ce qui la maintient plus uniforme. Dans l’eau chaude, la convection est plus faible, ce qui réduit le mélange et crée des zones plus homogènes pour la cristallisation.

Applications pratiques

Le phénomène d’effet Mpemba a des applications pratiques potentielles, telles que :

• Refroidissement rapide: L’utilisation d’eau chaude pour refroidir les aliments ou les boissons peut accélérer le processus.
• Fabrication de glace: Les usines de fabrication de glace peuvent utiliser de l’eau chaude pour produire de la glace plus rapidement et plus efficacement.
• Comprendre les phénomènes physiques: L’effet Mpemba illustre l’importance de l’homogénéisation de la température dans les processus de cristallisation.

Conclusion

Bien que cela puisse sembler paradoxal, l’eau chaude gèle plus rapidement que l’eau froide dans des bacs à glaçons en raison de l’homogénéisation de la température. Ce phénomène a des applications pratiques potentielles et met en évidence la nature complexe des processus physiques.