Questions aux experts
Matière et matériaux
Quelle sera la température d'un cube de glace plongé, quelques heures, dans un liquide d'une température inférieure à -40°C ?
Quelle sera la température d'un cube de glace plongé, quelques heures, dans un liquide d'une température inférieure à -40°C ?
Hypothèse des enfants : la glace sera encore à 0 °C.
Wed 16/02/00 - 13:00
La température du glaçon va diminuer, pour qu'un équilibre thermique se fasse : il sera à la même température que le liquide.
La température du glaçon est effectivement constante et égale à 0 °C lorsqu'il y a changement de phase : c'est le cas lorsque le glaçon fond dans une assiette à température ambiante. Un glaçon plongé dans un liquide à - 40 °C ne rentre pas dans ce cadre : il reste à l'état solide et sa température peut donc diminuer.
Pour s'en rendre compte, il faudrait plonger le réservoir d'un thermomètre dans l'eau du glaçon avant de la congeler de manière à le prendre dans la glace. L'intérieur du glaçon sera à une température inférieure à 0 °C (-18 °C est la température classique d'un congélateur). Quand le glaçon va fondre, le thermomètre indiquera une température voisine de 0 °C quand la partie du cube qui fond touchera le réservoir du thermomètre, car la matière change d'état. Une fois le glaçon totalement fondu : la température de l'eau (qu'indiquera le thermomètre) dépassera 0 °C car le changement d'état sera terminé.
Le phénomène serait plus simple à visualiser en faisant bouillir l'eau dans une casserole avec un thermomètre : l'eau chauffe lentement et quand elle se met à bouillir, la température ne dépasse pas 100 °C, car il y a changement d'état.