Surfusion

Un article de Wikivisual, l'encyclopédie libre.

La surfusion est l'état d'une matière qui demeure en phase liquide alors que sa température est plus basse que son point de congélation. C'est un état dit métastable, c'est-à-dire qu'une petite perturbation peut suffire pour déclencher abruptement le changement vers la phase solide. Un état apparenté, appelé surébullition, existe pour les matières qui demeurent en phase liquide alors que leur température est plus élevée que leur point d'ébulition.

Sommaire

1 Principe
2 Application
3 Surfusion de l'eau
- 3.1 En météorologie
- 3.2 Surfusion de l'eau et mémoire des fluides
4 Anecdote
5 Liens externes
6 Voir aussi

[modifier] Principe

Voir l'article détaillé Solidification.

[modifier] Application

On retrouve dans le commerce une application pratique des états métastables, sous la forme de pochettes vendues comme sources de chaleur portatives. Ces pochettes contiennent de l'acétate de sodium dissous dans de l'eau. En réalité il s'agit d'une forme différente de la surfusion : la sursaturation (la solution contient plus de soluté qu'elle n'en contiendrait dans les conditions normales). En triturant la pochette (ou en tordant une plaquette métallique à l'intérieur), on peut déclencher la précipitation de l'acétate de sodium : le surplus est expulsé de la solution et redevient solide. Cette transformation s'accompagne d'un dégagement de chaleur suffisant pour procurer un réconfort à l'utilisateur ou utilisatrice. On fait revenir à l'état liquide l'acétate de sodium en plaçant la pochette dans de l'eau très chaude ; en refroidissant, l'acétate demeure en solution.

[modifier] Surfusion de l'eau

L'eau peut se présenter sous forme surfondue dans un intervalle de température allant de 0 °C à -39 °C. L'eau surfondue se congèlera dès qu'elle entrera en contact avec une surface solide ou un type particulier d'aérosol appelé noyau de congélation.

Un exemple en vidéo.

[modifier] En météorologie

L'eau surfondue joue un rôle important dans plusieurs phénomènes météorologiques.

L'eau surfondue n'est pas rare dans les nuages, où les aéronefs qui la rencontrent sont sujets au givrage, une accumulation de glace potentiellement dangereuse. Au sein des nuages, l'eau surfondue joue aussi un rôle primordial dans les processus menant à la formation de précipitation.

Sur l'océan, par temps très froid et venteux, les embruns peuvent devenir surfondus et geler sur la superstructure des navires. Cette situation peut devenir très dangereuse et ajouter des tonnes de poids au vaisseau, qui risque alors de sombrer.

Lorsque la pluie ou la bruine entrent dans une couche d'air plus froide que le point de congélation, les gouttelettes qui les composent peuvent devenir surfondues ; lorsqu'elles atteignent le sol, leur eau se transforme brutalement en glace, ce qui occasionne du verglas.

[modifier] Surfusion de l'eau et mémoire des fluides

À la même température, de l'eau peut être en surfusion ou non selon la façon dont on l'a portée à cette température; cela constitue un élément connu de la relation existante entre fluides et mémoire.

[modifier] Anecdote

Près de mille chevaux russes connurent une mort tragique durant l'hiver 1942. Tentant d'échapper à un feu de forêt provoqué par des bombardements, les chevaux traversèrent le lac Ladoga à la nage. La température étant inférieure à 0 degrés, l'eau était en état de surfusion. L'agitation provoquée par les chevaux déclencha brusquement le gel et les pauvres bêtes moururent emprisonnées dans une gangue de glace. Le lendemain matin, on pouvait observer une étrange sculpture formée de têtes de chevaux illuminées par le soleil et recouvertes de glaçons.