Si on place de l'eau dans un congélateur, elle devient de la glace avec le froid. La glace est de l'eau solide. Quand l'eau passe du liquide au solide, on appelle cela la solidification. La transformation s'est passée à 0°C.
L'eau en surfusion, c'est-à-dire toujours liquide en dessous de 0°C, se transforme en glace quand les molécules d'eau s'associent entre elles pour former des tétraèdres (pyramides à quatre faces).
Lorsque la glace se transforme en eau liquide, on parle de fusion. Attention au langage : en effet, on dit dans le langage courant que le sucre fond dans l'eau alors qu'il se dissout. Il ne s'agit pas dans ce cas d'une fusion mais d'une dissolution.
1/ De l'état liquide à l'état solide : Quand on la refroidit, l'eau se solidifie (devient solide) à partir de 0°. Le passage de l'état liquide à l'état solide s'appelle la solidification. A l'inverse, quand l'eau solide (glace pare exemple) fond pour devenir liquide, cela s'appelle la fusion.
La glace se forme sur les plans d'eau douce quand la température à la surface descend légèrement sous le point de congélation. Or, l'eau atteint sa densité maximale à environ 4 °C.
Formation des glaciers. Tout glacier a toujours pour origine une accumulation de neige qui n'a pas entièrement fondu et qui s'est transformée. Cet amas s'est petit à petit tassé sous son propre poids. Sous l'effet de la pression, la neige expulse de l'air et les flocons se soudent petit à petit les uns aux autres.
Stricto sensu, le givre est un dépôt de cristaux de glace qui se forme lorsque l'eau en surfusion d'un nuage ou d'un brouillard entre en contact avec un noyau de congélation. Un dépôt de glace se forme alors dessus, par contact. Dans le langage commun, le givre s'assimile souvent à la gelée blanche.
La solidification est le passage de l'état liquide à l'état solide. La fusion est le passage de l'état solide à l'état liquide. La vaporisation est le passage de l'état liquide à l'état de vapeur. La liquéfaction est le passage de l'état de vapeur à l'état liquide.
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.
2) Les changement d'état
Fusion : passage de l'état solide à l'état liquide. Vaporisation : passage de l'état liquide à l'état gazeux. Liquéfaction : passage de l'état gazeux à l'état liquide. Solidification : passage de l'état liquide à l'état solide.
Dès que la température baisse, l'agitation des molécules diminue. Les liaisons entre elles se raidissent peu à peu. Lorsqu'il fait suffisamment froid (0 °C), les molécules ne bougent pratiquement plus. L'eau adopte une structure rigide et se présente sous sa forme solide : la glace.
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.
Lorsque l'eau pure solide subit une fusion, sa température est de 0 °C, et cette température reste constante jusqu'à ce que toute la glace se soit transformée en eau liquide. On dit que la température de fusion de l'eau est de 0 °C.
La température de congélation de l'eau-c'est-à-dire de l'eau douce-au repos est de 0° C . En revanche, la température de congélation de l'eau de mer est inférieure à 0°C; de plus, elle varie avec le degré de salinité.
Normalement, l'eau gèle quand sa température chute sous la barre des 0°C. Les molécules d'hydrogène et d'oxygène sont moins actives. Il se forme alors des cristaux de glace, un procédé nommé "nucléation".
Il existe 2 types de vaporisation : - l'ébullition, qui se produit lorsque la température de l'eau atteint 100°C. - l'évaporation, qui se produit à la surface du liquide, à l'aide de la chaleur et du vent.
Nous en avons déduit que la neige, c'est de l'eau gelée. Les gouttes de pluie, quand il fait froid, forment des flocons (solides). La neige fond sous l'effet de la chaleur et se transforme en eau (liquide).
Quand la glace fond, il y a un mélange d'eau et de glace. On observe un palier de température à 0°C. Puis, lorsque la température est supérieure à 0°C, l'eau est totalement liquide. Cette transformation de l'état solide à l'état liquide se nomme la fusion.
La glace est l'eau (de formule chimique H2O) lorsqu'elle est à l'état solide.
Lorsque l'eau se transforme en glace sous l'effet de la baisse de la température, les molécules H2O se lient entre elles. Si on ajoute du sel, les molécules de sel se faufilent entre les molécules d'eau et les empêchent de se lier. Résultat : en présence de sel, l'eau ne gèle plus à zéro degré.
- l'état solide (gelé) : l'iceberg, le glaçon, la neige, la grêle, le givre, la gelée, la glace, le glacier, la banquise, la stalactite, le verglas… - l'état gazeux : la vapeur d'eau qui est invisible.
« Solide : neige, glacier, banquise, iceberg, givre, grêle. Gaz : vapeur d'eau. » La neige est donc de l'eau à l'état solide.
Si la température près du sol est sous 0 °C , les gouttelettes deviennent en état instable de surfusion (encore sous forme liquide même si leur température est sous le point de congélation) et vont geler sur tout objet pour y former une couche de glace. La bruine peut également former du verglas.
Qu'est ce que le givre ? C'est de la condensation (rosée) qui se forme à une température inférieure à 0°C. Dans tous les appareils de froid (statique ou brassé), du givre se forme sur la paroi du fond (partie réfrigérateur) et dans le congélateur pendant le fonctionnement du compresseur de l'appareil.
Les nuages se forment par condensation de vapeur d'eau, c'est-à-dire par passage de l'eau qu'ils contiennent de l'état gazeux à l'état liquide.