Questions aux experts
Matière et matériaux
Pourquoi le pot en verre éclate-t-il au gel ?
Au cours d'une activité avec des élèves du CP sur les changements d'état, nous avons profité du climat froid pour réaliser cette expérience : nous avons posé un pot de confiture rempli aux 3/4 d'eau et sans couvercle sur le rebord de la fenêtre pendant une nuit. L'eau du pot a gelé mais le pot en verre s'est cassé. Pourquoi ? Quel est le phénomène physique qui a provoqué l'éclatement du pot rempli d'eau ? Comment expliquer ce phénomène aux élèves de CP ?
Je pense que la couche supérieure de l'eau dans le pot de confiture gèle plus rapidement que l'eau en contact avec le verre qui isole un peu du froid.
Au bout d'un certain temps, on a donc de l'eau liquide enfermée hermétiquement entre une paroi de verre et une paroi de glace sans doute bien adhérente au verre.
Au fur et à mesure ensuite du refroidissement et de la congélation de l'eau restante, comme celle-ci se produit avec augmentation de volume, l'enveloppe craque.
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La première chose à savoirs, c'est que l'eau se dilate quand elle gèle.
A mon avis, l'eau commençant à geler par la surface et notamment au contact des bords, la glace formée au début de la congélation a formé une sorte de "couvercle" bien fixé aux parois, qui a ensuite empêché l'eau de se dilater convenablement vers le haut lors de sa solidification.
La poursuite de la congélation a pu alors casser le récipient en verre.
Mais il faudrait avoir vu l'expérience pour en être certain, tant il est vrai que la glace est tout de même légèrement déformable ; on voit notamment souvent apparaître des "bosses" au centre des récipients d'eau gelée, issues de la poussée due à l'augmentation de volume de l'eau lorsqu'elle se solidifie.
Finalement, la destruction du récipient est une bonne chose car elle peut être utilisée pour montrer aux enfants que l'eau se dilate lorsqu'elle gèle.