Questions aux experts

L'eau peut se trouver sous trois formes différentes : solide (glace), liquide ou gazeuse. On parle d'état de la matière. Cet état dépend de la température : ainsi de l'eau liquide mise à chauffer dans une casserole se met à bouillir et à se transformer en vapeur à partir de 100°C. Mais cet état dépend aussi de la pression : si on reprend notre expérience en faisant bouillir de l'eau mais sous une pression atmosphérique différente, comme par exemple en altitude sur une montagne au Tibet (la pression atmosphérique y est plus faible qu'au niveau de la mer), la température à laquelle l'eau va bouillir sera inférieure à 100°C, aux alentours de 85°C !

Selon la température et la pression, l'eau va prendre donc soit un état liquide, solide ou gazeux. Ces température et pression sont bien sûr différentes si on prend un autre matériau comme le fer, le plastique ou l'hélium.

Entre 0°C et 100°C, sous pression atmosphérique "normale" (autour de 1013 hecto pascal), l'eau se trouve à l'état liquide. Ce qui différencie les trois états, si on les regardait au microscope, c'est l'agitation des molécules et la distance qui les sépare. Plus il fait froid, moins les molécules sont agitées et donc peuvent rester proches les unes des autres : c'est l'état solide, les liaisons entre les molécules sont suffisamment "solides" pour que la matière ne coule pas, mais se maintienne ensemble. A l'inverse, plus il fait chaud, plus les molécules sont agitées, se cognent les unes dans les autres et sont donc très éloignées : il n'y a plus aucune cohésion dans la matière, c'est l'état gazeux, qui occupe tout le volume dont il peut disposer. Entre ces deux états, les molécules sont agitées, mais pas suffisamment pour "casser" toute liaison entre elles : c'est l'état liquide, qui coule et s'adapte à la forme du récipient dans lequel il se trouve.

En ce qui concerne la neige qui brûle, c'est la sensation de froid intense au niveau de la peau qui, pour les récepteurs sensoriels, est analogue à une sensation de brûlure de chaud. Si on reste trop en contact avec le froid, on peut souffrir d'engelures, véritables brûlures de froid. On utilise d'ailleurs ces brûlures par le froid dans le traitement des verrues par l'azote liquide.

Et avec l'azote liquide on revient à notre première question sur les états de la matière !

Hélène Galiegue

La raison pour laquelle l'eau est liquide est à la fois compliquée et fondamentale. Fondamentale, car si l'eau n'était pas liquide, ce que logiquement elle ne devrait pas être, la vie n'existerait pas sur terre ni, probablement, ailleurs. En effet, la petite molécule H2O, comparable comme structure chimique à H2S (hydrogène sulfuré), ou NH3 (ammoniac), devrait, comme ces deux siubstances, être gazeuse. Or elle est liquide, à cause d'une particularité unique, à savoir sa forme en tête de Mickey, qui fait que les charges électriques positives et négatives de la molécule sont séparées, lui conférant une structure de "dipôle électrique" permanent. Un dipôle électrique, c'est un peu comme un aimant qui attire les autres aimants. Il attire les autres dipôles et les molécules d'eau, au lieu de s'ignorer les unes les autres, ont tendance à s'aligner et former des sortes de chaînes qui s'entremêlent et font que l'ensemble est liquide à une température où, sans cet effet de dipôle, il serait gazeux. Bien sûr, si on chauffe suffisamment, on rompt ces liaisons entre molécule et l'eau devient vapeur.

Pour ce qui est de la neige, moi, elle me gèle plus qu'elle ne me brûle...