L'anomalie dilatométrique de l'eau

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Une bouteille d’eau remplie et congelée éclate parfois, car l'eau gelée occupe un plus grand volume que l’eau liquide. C'est un cas atypique : dans l’immense majorité des cas, l’état solide d’un corps occupe moins de place que l’état liquide. Cette particularité est nommée anomalie dilatométrique, et le silicium ou le gallium la possèdent également.


Commentaires préférés (3)

Et heureusement pour nous, sinon l eau gelée s accumulerait au fond des oceans
Protégée des rayons du soleil et de la chaleur de l atmosphère, la glace s accumulerait jusqu à ce que les océans soient entièrement gelés, avec une fine couche d eau libre sur les endroits les plus chauds
On imagine les répercussions sur le climat mondial
Ce comportement de l eau est du à la structure asymétrique de la molécule H2O, les deux atomes d hydrogène étant du même côté (la forme de la tête à Mickey), cette structure est inhabituelle

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Plus l'eau refroidit, plus elle se contracte, comme la plupart des corps, et ce jusqu'à 3,98°C, à pression atmosphérique. Sa particularité est qu'en dessous de cette température, l'eau se dilate
La température des abysses est donc de l'ordre de 4°C (avec quelques variations mineures à cause de la pression et de la salinité de l'eau).

À l'état solide les liaisons hydrogènes (entre un atome d'hydrogène d'une molécule d'eau et l'atome d'oxygène d'une autre molécule d'eau) maintiennent les molécules éloignées les unes des autres, formant une structure cristaline hexagonale qui laisse du vide entre les atomes. À l'état liquide, ces liaisons sont moins présentes et on a donc moins de vide entre les atomes et la densité augmente.

Les autres molécules moins denses à l'état solide sont : l'antimoine, le bismuth, le gallium, le germanium, le plutonium et le silicium

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Tous les commentaires (25)

Et heureusement pour nous, sinon l eau gelée s accumulerait au fond des oceans
Protégée des rayons du soleil et de la chaleur de l atmosphère, la glace s accumulerait jusqu à ce que les océans soient entièrement gelés, avec une fine couche d eau libre sur les endroits les plus chauds
On imagine les répercussions sur le climat mondial
Ce comportement de l eau est du à la structure asymétrique de la molécule H2O, les deux atomes d hydrogène étant du même côté (la forme de la tête à Mickey), cette structure est inhabituelle

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Plus l'eau refroidit, plus elle se contracte, comme la plupart des corps, et ce jusqu'à 3,98°C, à pression atmosphérique. Sa particularité est qu'en dessous de cette température, l'eau se dilate
La température des abysses est donc de l'ordre de 4°C (avec quelques variations mineures à cause de la pression et de la salinité de l'eau).

À l'état solide les liaisons hydrogènes (entre un atome d'hydrogène d'une molécule d'eau et l'atome d'oxygène d'une autre molécule d'eau) maintiennent les molécules éloignées les unes des autres, formant une structure cristaline hexagonale qui laisse du vide entre les atomes. À l'état liquide, ces liaisons sont moins présentes et on a donc moins de vide entre les atomes et la densité augmente.

Les autres molécules moins denses à l'état solide sont : l'antimoine, le bismuth, le gallium, le germanium, le plutonium et le silicium

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a écrit : Et heureusement pour nous, sinon l eau gelée s accumulerait au fond des oceans
Protégée des rayons du soleil et de la chaleur de l atmosphère, la glace s accumulerait jusqu à ce que les océans soient entièrement gelés, avec une fine couche d eau libre sur les endroits les plus chauds
On imagine les répercus
sions sur le climat mondial
Ce comportement de l eau est du à la structure asymétrique de la molécule H2O, les deux atomes d hydrogène étant du même côté (la forme de la tête à Mickey), cette structure est inhabituelle
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Merci pour ce complément d'information. JMCMB

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a écrit : À l'état solide les liaisons hydrogènes (entre un atome d'hydrogène d'une molécule d'eau et l'atome d'oxygène d'une autre molécule d'eau) maintiennent les molécules éloignées les unes des autres, formant une structure cristaline hexagonale qui laisse du vide entre les atomes. À l'état liquide, ces liaisons sont moins présentes et on a donc moins de vide entre les atomes et la densité augmente.

Les autres molécules moins denses à l'état solide sont : l'antimoine, le bismuth, le gallium, le germanium, le plutonium et le silicium
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Je crois que c'est l'inverse : les liaisons hydrogènes à l'état liquide sont plus courtes que les liaisons covalentes (et rigide) de l'état solide, donc l'eau liquide est plus compacte que la glace

a écrit : Et heureusement pour nous, sinon l eau gelée s accumulerait au fond des oceans
Protégée des rayons du soleil et de la chaleur de l atmosphère, la glace s accumulerait jusqu à ce que les océans soient entièrement gelés, avec une fine couche d eau libre sur les endroits les plus chauds
On imagine les répercus
sions sur le climat mondial
Ce comportement de l eau est du à la structure asymétrique de la molécule H2O, les deux atomes d hydrogène étant du même côté (la forme de la tête à Mickey), cette structure est inhabituelle
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Alors ça c’est un complément du tonnerre :)
Sortir « anomalie dilatometrique » et enchaîner par ton commentaire, vous êtes sur de passer pour un savant.

a écrit : Plus l'eau refroidit, plus elle se contracte, comme la plupart des corps, et ce jusqu'à 3,98°C, à pression atmosphérique. Sa particularité est qu'en dessous de cette température, l'eau se dilate
La température des abysses est donc de l'ordre de 4°C (avec quelques variations mineures à ca
use de la pression et de la salinité de l'eau). Afficher tout
Ce phénomène aussi est intéressant
Grâce à cela (mais aussi à ses différences de salinité) la banquise arctique est à l abri, dans une certaine mesure, des 4 degrés profonds de l océan arctique sous jacent
En effet, entre l eau a environ 4 degrés et la banquise, il y a une couche, appelée halocline, qui est plus froide. Si elle est entre les deux, et pas au fond, c est justement parce que le pic de densité de l eau est à 3,98 °C (et aussi pour des raisons de salinité)
Mais ces dernières années la halocline est mise à mal
Autre phénomène intéressant induit par cette caractéristique de l eau : le brassage des grands lacs, de façon saisonnière, à nos latitudes tempérées
L hiver lorsque la glace se forme en surface, c est pareil 4 degrés au fond et plus froid près de la surface
Au dégel, l eau froide est en contact soudain avec l atmosphère réchauffée, se réchauffe vers les 4 degrés et à tendance donc à plonger, le gardien vertical de température est faible, ce qui facilite les mouvements verticaux
Puis en surface l eau se réchauffe encore, au dessus de 4 degrés, et des couches se forment de nouveau à cause de ces différences de densité
Inversement en automne
Ce brasage annuel est important pour la vie du lac, car il amène l oxygène vers les profondeurs et brasse les nutriment vers la surface

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Dans le cas de l'eau se congelant, m'a toujours fascinée la surfusion, ou propriété de l'eau de rester à l'état de liquide, au dessous de 0°C.

En théorie, à une pression atmosphérique normale de 1013 hPa, et selon les conditions de l'expérience, une eau peut rester a l'état de liquide, jusqu'à -48°C.
www.lapresse.ca/sciences/201111/23/01-4470879-quand-leau-gele-a-48c.php

Parmi les milliers de petites histoires relatives à la Seconde Guerre Mondiale, l'une se rapporte à la surfusion de l'eau: il s'agit des chevaux du lac Lagoda, près de Léningrad (actuelle Saint-Pétersbourg) durant l'hiver 1942.
L'écrivain Italien Curzio Malaparte, dans son livre "Kapput", (1943) raconte superbement la tragédie du millier de chevaux des troupes Soviétiques qui, fuyant un intense incendie déclaré dans la forêt de Raikola, trouvèrent refuge dans un haut fond du lac.
Or, de par l'agitation soudaine des eaux, de par les mouvements des chevaux, ainsi que de conditions météorologiques précises, l'eau en surfusion entra brusquement en phase de cristallisation, emprisonnant les chevaux dans une gangue de glace qui leur sera fatale.
Je vous invite très vivement à ouvrir le lien suivant, reproduisant un extrait du livre narrant l'épisode en question.
enkidoublog.com/2016/02/24/carrousel-de-glace-au-lac-ladoga/

Une anecdote SCMB de 2011, se réfère aussi à la surfusion et aux chevaux du lac Lagoda
mobile.secouchermoinsbete.fr/6866-la-surfusion-rend-leau-liquide-sous-0?page=2

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a écrit : Plus l'eau refroidit, plus elle se contracte, comme la plupart des corps, et ce jusqu'à 3,98°C, à pression atmosphérique. Sa particularité est qu'en dessous de cette température, l'eau se dilate
La température des abysses est donc de l'ordre de 4°C (avec quelques variations mineures à ca
use de la pression et de la salinité de l'eau). Afficher tout
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Et c’est ça qui permet aux poissons de survivre en hiver quand les rivières et les canaux sont gelés.

3,98 °C marque le point où l’eau liquide est la plus dense. Plus froid, c’est plus léger ; plus chaud c’est aussi plus léger.

Donc en été, l’eau chaude est en surface et au fond il fait environ 4 °C.
En hiver, l’eau très froide est en surface (et gèle) et il fait toujours 4 °C au fond.

De plus, la solidification de l’eau libère une importante quantité de chaleur latente : la glace libère cette chaleur à l’eau liquide en dessous et cette dernière reste liquide plus longtemps. Donc à moins d’avoir un froid exceptionnel et perdurant des semaines, les poissons survivent en hiver en restant au fond des cours d’eau et des lacs.

a écrit : Dans le cas de l'eau se congelant, m'a toujours fascinée la surfusion, ou propriété de l'eau de rester à l'état de liquide, au dessous de 0°C.

En théorie, à une pression atmosphérique normale de 1013 hPa, et selon les conditions de l'expérience, une eau peut rester a l'état
de liquide, jusqu'à -48°C.
www.lapresse.ca/sciences/201111/23/01-4470879-quand-leau-gele-a-48c.php

Parmi les milliers de petites histoires relatives à la Seconde Guerre Mondiale, l'une se rapporte à la surfusion de l'eau: il s'agit des chevaux du lac Lagoda, près de Léningrad (actuelle Saint-Pétersbourg) durant l'hiver 1942.
L'écrivain Italien Curzio Malaparte, dans son livre "Kapput", (1943) raconte superbement la tragédie du millier de chevaux des troupes Soviétiques qui, fuyant un intense incendie déclaré dans la forêt de Raikola, trouvèrent refuge dans un haut fond du lac.
Or, de par l'agitation soudaine des eaux, de par les mouvements des chevaux, ainsi que de conditions météorologiques précises, l'eau en surfusion entra brusquement en phase de cristallisation, emprisonnant les chevaux dans une gangue de glace qui leur sera fatale.
Je vous invite très vivement à ouvrir le lien suivant, reproduisant un extrait du livre narrant l'épisode en question.
enkidoublog.com/2016/02/24/carrousel-de-glace-au-lac-ladoga/

Une anecdote SCMB de 2011, se réfère aussi à la surfusion et aux chevaux du lac Lagoda
mobile.secouchermoinsbete.fr/6866-la-surfusion-rend-leau-liquide-sous-0?page=2
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Punaise Epoxy... ton anecdote est aussi intéressante que frappante (glaçante si on veut faire un jeu de mot). Et je ne parle pas de la photo... elle est forte mais dure. pauvres bêtes

Punaise quelle horreur ces photos, un cauchemar!!!

A noter que pour que de l'eau à température négative reste liquide, il faut qu'elle soit pure, la moindre particule, la moindre poussière, une petite perturbation et elle gèle à une vitesse hallucinante: (enlevez l'espace entre les deux traits inclinés, je sais pas comment ca s'appelle^^)
http:/ /www.regardsurlemonde.fr/blog/la-surfusion-l-eau-qui-reste-liquide-jusqua-39c
Aucune chance pour ces pauvres chevaux :(

P.S, si vous voulez faire éclater une bouteille au congel, prenez la en verre, sinon ca marche pas. ^^

Autre fun facts :
Il faut 5,3 fois plus de chaleur pour évaporer 1 litre d eau que pour chauffer ce même litre de 0 a 100 degrés
Du au fait que les liaisons entre oxygène et hydrogène sont très fortes, il faut beaucoup d énergie pour les rompre
Autre chose plus frappant encore je trouve : 1 kilo de glace à 0 degrés va absorber beaucoup d énergie pour passer à l état liquide à 0 degrés
Autant que l énergie nécessaire pour chauffer l eau de 0 à 80 degrés
L eau est un vecteur énergétique colossal
Maintenant imaginez combien d énergie il a fallut pour que, en 40 ans, le volume de banquise arctique au sortir de l hiver passe de 30 000 à 20 000 km3, ça donne une idée de l énergie que l on ajoute à l échelle planétaire par effet de serre accru

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Une autre expérience amusante est très facile à faire.
La température d'ébullition dépend de la pression. Si vous avez une grosse seringue (du genre qu'on plante dans les fesses), aspirez un peu d'eau, bouchez là avec le doigt et tirez (fort) sur le piston, vous verrez au bout d'un moment l'eau bouillir à température ambiante.

a écrit : Autre fun facts :
Il faut 5,3 fois plus de chaleur pour évaporer 1 litre d eau que pour chauffer ce même litre de 0 a 100 degrés
Du au fait que les liaisons entre oxygène et hydrogène sont très fortes, il faut beaucoup d énergie pour les rompre
Autre chose plus frappant encore je trouve : 1 kilo de gl
ace à 0 degrés va absorber beaucoup d énergie pour passer à l état liquide à 0 degrés
Autant que l énergie nécessaire pour chauffer l eau de 0 à 80 degrés
L eau est un vecteur énergétique colossal
Maintenant imaginez combien d énergie il a fallut pour que, en 40 ans, le volume de banquise arctique au sortir de l hiver passe de 30 000 à 20 000 km3, ça donne une idée de l énergie que l on ajoute à l échelle planétaire par effet de serre accru
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"Du au fait que les liaisons entre oxygène et hydrogène sont très fortes, il faut beaucoup d énergie pour les rompre"

Je me trompe peut être, mais n'aurait tu pas confondu évaporation et électrolyse?

a écrit : Une autre expérience amusante est très facile à faire.
La température d'ébullition dépend de la pression. Si vous avez une grosse seringue (du genre qu'on plante dans les fesses), aspirez un peu d'eau, bouchez là avec le doigt et tirez (fort) sur le piston, vous verrez au bout d'un moment l&#
039;eau bouillir à température ambiante. Afficher tout
Très bon apport ! Bravo !!

Ceci me rappelle les méthodes employées pour dessaler l'eau de mer.
L'une d'entre elles consiste à porter l'eau à un point d'ébullition bien inférieur à 100°C... dans une enceinte à pression négative.
Le jeu en vaut la chandelle, si d'aventure la dépense énergétique finale est inférieure à celle consistant à une ébullition à 100°C.
NB: ne pas oublier que pour obtenir une pression négative, il faut aussi dépenser de l'énergie...

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a écrit : Punaise Epoxy... ton anecdote est aussi intéressante que frappante (glaçante si on veut faire un jeu de mot). Et je ne parle pas de la photo... elle est forte mais dure. pauvres bêtes Merci.

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a écrit : Très bon apport ! Bravo !!

Ceci me rappelle les méthodes employées pour dessaler l'eau de mer.
L'une d'entre elles consiste à porter l'eau à un point d'ébullition bien inférieur à 100°C... dans une enceinte à pression négative.
Le jeu en vaut la chandelle, si d�
39;aventure la dépense énergétique finale est inférieure à celle consistant à une ébullition à 100°C.
NB: ne pas oublier que pour obtenir une pression négative, il faut aussi dépenser de l'énergie...
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C'est une bonne idée, mais y'a mieux pour distiller de l'eau (la dessaler, ca revient au même), avec le soleil.
Expérience:
Matériel: un saladier transparent, deux assiettes, l'une plus grande que le saladier, l'autre plus petite.
Mettre la petite assiette sur la grande, la remplir d'eau salée (la petite, m'enfin, pas la grande! On les voit ceux qui dormaient en cours de physique!^^), mettre le saladier par dessus et mettre le tout au soleil.
L'eau va s'évaporer et se condenser sur la paroi du saladier et ruisseler dans la grande assiette. C'est pas très rapide, mais ca marche.
Des centrales de désalinisation dans les déserts proches de la mer... non? Il me semble qu'il y a des projets d'ailleurs.

a écrit : "Du au fait que les liaisons entre oxygène et hydrogène sont très fortes, il faut beaucoup d énergie pour les rompre"

Je me trompe peut être, mais n'aurait tu pas confondu évaporation et électrolyse?
Merci pour ta remarque, j ai vérifié et C est vrai
C est plutôt l énergie nécessaire pour séparer les molécules d eau les unes des autres qui est importante
D ailleurs cette forte liaison est responsable de la force de cohésion de l eau, du ménisque qui se forme sur les bords d un récipient et aussi fait que l eau, renversée sur une table par exemple, s étale moins que l huile ou que la plupart des autres fluides (épaisseur qui semble défier la gravité)
En cherchant la réponse à ta question, un site intéressant : ça parle de la différence entre évaporation et ébullition
couleur-science.eu/?d=fb1bb5--pourquoi-y-a-t-il-une-evaporation-sans-que-les-oceans-ne-bouillent

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a écrit : C'est une bonne idée, mais y'a mieux pour distiller de l'eau (la dessaler, ca revient au même), avec le soleil.
Expérience:
Matériel: un saladier transparent, deux assiettes, l'une plus grande que le saladier, l'autre plus petite.
Mettre la petite assiette sur la grande, la r
emplir d'eau salée (la petite, m'enfin, pas la grande! On les voit ceux qui dormaient en cours de physique!^^), mettre le saladier par dessus et mettre le tout au soleil.
L'eau va s'évaporer et se condenser sur la paroi du saladier et ruisseler dans la grande assiette. C'est pas très rapide, mais ca marche.
Des centrales de désalinisation dans les déserts proches de la mer... non? Il me semble qu'il y a des projets d'ailleurs.
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C'est effectivement une très bonne expérience à effectuer avec des enfants ou ados, pour leur enseigner une technique de survie.
Au cas ou... On ne sait jamais.

Cependant, cher @Nicontrarié, bien qu'existent des centaines d'usines de dessalement d'eau de mer (ou saumâtre) de par le monde, peu d'entre elles font usage de chaleur pour fonctionner. En réalité, cette solution n'est aujourd'hui uniquement valable, que dans les pays où les matières énergétiques sont très bon marché: les pays pétroliers du Golfe.
Actuellement, la meilleure solution (économique) est l'usage de l'ultrafiltration, la nanofiltration ou dit d'une autre manière, l'osmose inverse.
C'est le choix fait par Israël, qui produit 75% de son eau potable par ce biais, et espère atteindre le 100% en 2025, pour abreuver ses 10 millions d'habitants.

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a écrit : C'est effectivement une très bonne expérience à effectuer avec des enfants ou ados, pour leur enseigner une technique de survie.
Au cas ou... On ne sait jamais.

Cependant, cher @Nicontrarié, bien qu'existent des centaines d'usines de dessalement d'eau de mer (ou saumâtre) de
par le monde, peu d'entre elles font usage de chaleur pour fonctionner. En réalité, cette solution n'est aujourd'hui uniquement valable, que dans les pays où les matières énergétiques sont très bon marché: les pays pétroliers du Golfe.
Actuellement, la meilleure solution (économique) est l'usage de l'ultrafiltration, la nanofiltration ou dit d'une autre manière, l'osmose inverse.
C'est le choix fait par Israël, qui produit 75% de son eau potable par ce biais, et espère atteindre le 100% en 2025, pour abreuver ses 10 millions d'habitants.
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Et ils les fabriquent et les nettoient comment, leurs nanofiltres?

On fait ça aussi en France pour virer les nitrates, bonjour le prix du mètre cube, on en est à un point en France om on paye 10 fois plus cher pour l'abonnement que pour le litre de flotte consommé, ben oui, le gros connard qui consomme 500 000 mètres cubes par an pour arroser son terrain de golf privé paye le même abonnement que moi qui en consomme 30 pour me laver le cul et mes chaussettes rouges et jaunes a p'tits pois, soit 250 euros pour trente mètres cubes en 6 mois (facture a l'appui) et l'autre connard 1000 alors qu'il consomme 1000 fois plus que moi pour arroser son PUTAIN de jardin et remplir sa PUTAIN de piscine. Cherche l'erreur.

On en reparle dans 100 ans? ;)

P.S, les usines de désalinisation actuelles ont besoin d'énergie, quoi que tu en dise, qu'elle soit solaire, nucléaire, fossile où en faisant pédaler Mémé, l'eau potable se fait de plus en plus rare et plus chère, mais c'est pas les riches qui payent la facture, c'est nous, le pauvre con qui vit dans un HLM qui paye pour les connards qui arrosent leur gazon avec l'eau du robinet et qui pensent que l'argent est le pouvoir.

100 ans plus tard:
-Tu veux m'acheter une boite de sardines à l'huile, 10 kg d'or, a prendre où à laisser.