Questions aux experts
Matière et matériaux
Mesurer la température de solidification de l'eau
Dans une page (6) de cahier d'activité Bordas CE2, collection Tavernier, physique et technologie, concernant l'eau qui se transforme en glace, l'expérience proposée se fait avec de la glace (4 volumes) mélangée à du gros sel (1 volume). Le thermomètre placé dans ce mélange, on observe la température toutes les 30 secondes et on la note. Question du cahier : à quelle température se forme la glace ? Ma question : je ne comprends pas pourquoi mettre du sel. Quel est son rôle, qu'apporte-t-il ? J'ai lu que la salaison abaissait la température de solidification à -1,8 °C. Je pense donc que le sel ne peut ici que biaiser l'observation. Ne sachant trop comment justifier la présence du sel à mes élèves, je souhaitais avoir un avis scientifique. D'avance, merci.
Quand on met du sel dans de la glace, cela abaisse certes le point de fusion (la température de "transition" solide-liquide), mais surtout cela diminue la température. Le sel est un cristal au sein duquel les atomes sont bien organisés dans une sorte de réseau. Pour dissoudre le sel dans l'eau (il existe toujours un peu d'eau liquide à la surface de la glace), il faut de l'énergie pour "casser" les liaisons entre les atomes de ce réseau. L'énergie nécessaire est prélevée dans l'eau : la température baisse. Cette baisse de température est spectaculaire, on peut aller jusqu'à -20 °C !
Avec ce dispositif, on va fabriquer une sorte de congélateur qui nous permet de fabriquer de la glace normale (= sans sel). Mettez le mélange glace + sel dans un récipient. Au centre de ce récipient, mettez un autre récipient plus petit, par exemple un verre, de sorte que ce verre soit entouré du mélange glace+sel. Si vous mettez un peu d'eau liquide dans le verre, cette eau va se transformer en glace, car les parois du verre sont très froides (elles sont entourées du mélange eau + sel). C'est la température de la glace qu'on a fabriquée dans le verre qu'on mesure par celle du mélange eau + sel.
A quoi bon utiliser ce dispositif pour faire de la glace, me direz-vous ? On pourrait tout simplement mettre de l'eau dans un congélateur. L'intérêt est qu'ici on a tout sous la main et on peut observer en direct la congélation de l'eau et mesurer à quelle température elle a eu lieu.