Le glaçon fond plus vite dans l'eau à 15 °C que dans l'air à 22 °C, car le transfert de la chaleur se fait beaucoup mieux dans l'eau que dans l'air. L'air est en effet un assez bon isolant thermique et des mouvements de convection sont nécessaires pour accompagner le transfert de chaleur.
Cet effet est aussi parfois nommé « paradoxe Mpemba » car l'eau doit obligatoirement repasser par une température inférieure en refroidissant, et prendre a priori plus de temps à refroidir qu'à une température plus basse. Ce phénomène n'est pas systématique et n'apparaît que sous certaines conditions.
Donc, un glaçon est moins dense (plus léger pour le même volume) que l'eau a (à peu près) la même température de 0 degré. Donc, il flotte (icebergs, glaçons dans les boissons...) ! Un autre liquide, en formant les "glaçons", les verrait couler dans son milieu.
Pour fondre, la glace doit récupérer de la chaleur. Cette chaleur sert à casser les liaisons entre les molécules d'eau dans la glace, pour les faire passer à l'état liquide. Par ailleurs, la dissolution du sel dans l'eau absorbe également de la chaleur .
De l'eau chaude à la place de l'eau froide
20 à 30 minutes plus tard, les glaçons sont prêts ! L'eau chaude possède en effet la particularité de geler plus rapidement que l'eau froide.
Pourquoi cela ? L'explication réside dans le fait que l'eau structurée est constituée (comme la glace) de feuillets de mailles hexagonales – à la différence que les feuillets ne se superposent pas, ils sont décalés d'une demi-maille (figure 2, ci-dessous).
II.
Quand de l'eau est placée dans un congélateur, l'eau se solidifie en glace : il y a solidification. Il arrive que la neige disparaisse sans fondre ; elle se transforme directement en vapeur sans passer par l'état liquide : c'est la sublimation.
Si, à la pression atmosphérique, on abaisse la température en dessous de 0° Celsius (soit 273,15 K), l'eau liquide se transforme en glace : la structure tétraédrique présente dans l'eau liquide se fige alors et l'ordre local devient un ordre à grande distance. Cette glace est donc un solide cristallin.
"Lorsque l'eau gèle, ses molécules s'immobilisent en une structure ouverte formant des cristaux hexagonaux. Les molécules sont alors plus distantes les unes des autres que dans l'eau liquide. C'est ce qui explique que l'eau se dilate en gelant.
Lorsqu'on saupoudre un glaçon de sel, les grains se dissolvent dans la fine couche d'eau à la surface de la glace. À mesure que la concentration en sel augmente, la température de fusion diminue. Si le glaçon possède une température supérieure au nouveau point de fusion, il fond.
Ainsi lorsque la glace se forme, les molécules d'eau s'éloignent les unes des autres, s'arrêtent et se figent. La glace est donc moins dense que l'eau et donc, plus volumineuse en raison d'une distance légèrement supérieure séparant les molécules.
En effet, lorsque l'eau se solidifie, le volume qu'elle occupe augmente. Conclusion : Le volume d'une substance varie lors d'un changement d'état.
Lorsqu'on met un glaçon dans un verre rempli de liquide, il flotte. En fait, lorsque l'eau se transforme en glace, elle prend plus de volume et dans le même temps, elle est moins dense que l'eau. Comme le glaçon prend plus de place que l'eau, il est repoussé vers le haut et se met à flotter.
L'eau chaude gèle plus vite que l'eau froide. Enfin… Dans certaines conditions. Il s'agit d'un phénomène connu depuis très longtemps, mais qui n'est pris au sérieux par la communauté scientifique depuis les années 1960.
Selon des expériences menées en laboratoire, l'eau chaude voit sa température atteindre le point de congélation presque trois fois plus vite que celle qui est plus froide, dans des conditions de refroidissement semblables.
L'eau salée monte plus rapidement en température, l'ébullition a lieu quelques secondes plus tôt qu'avec l'eau douce. L'eau salée atteint le seuil de 101,5 °C. On peut dire que la présence de sel a fortement favorisé la montée en température et a permis d'atteindre un peu plus vite la température d'ébullition.
La masse de l'eau ne change pas quand elle se solidifie mais son volume varie et augmente d'environ 10 %. La masse volumique (masse pour un volume de 1 cm3) de l'eau (1g / cm3) est donc plus grande que la masse volumique de la glace (0,91 g / cm3).
Réponse simple : En hiver, la plupart des lacs sont couverts d'une couche de glace plus ou moins épaisse sous laquelle l'eau reste à l'état liquide3. Ce phénomène est dû à une propriété particulière de l'eau ; contrairement à la plupart des substances, elle est plus légère sous forme solide que liquide1.
Lors d'un changement d'état, le volume de matière peut varier alors que la masse reste constante. En effet, lors de la solidification de l'eau, le volume augmente alors que la masse d'eau reste constante.
Toutefois, la température de l'air n'est pas l'unique responsable de la fonte. Un second phénomène joue un rôle décisif dans la fonte des glaces : les courants océaniques. La profondeur moyenne de l'Océan est d'environ 4000 m. On y distingue des courants en surface et en profondeur.
Lorsque l'on chauffe de la glace (eau à l'état solide), elle fond et devient de l'eau liquide à 0 °C. Ce changement d'état est appelé la fusion.
L'eau solide devient liquide à 0°C. Si, à pression normale, on chauffe un glaçon, la température du glaçon va augmenter jusqu'à atteindre 0°C. Puis lorsque le glaçon fond, la température reste à 0°C (c'est le palier de température). Une fois le glaçon totalement liquide la température augmente de nouveau.
On la trouve sous les trois états : état liquide : mer, fleuve, rivière, pluie, brouillard, … état solide : glace, neige, verglas, … état gazeux : invisible tout autour de nous.
De la température ambiante à 0°C, l'eau dans le tube à essai est uniquement sous forme liquide. A 0°C, l'eau commence à se transformer en glace. Tant que les deux états de l'eau, solide et liquide, sont en présence, la température à l'intérieur du tube à essai reste constante : 0°C.