Savez-vous ce qu’il advient de la température de l’eau qui bout dans une casserole à feu vif ? Il s’agit d’une question scientifique courante, en particulier pour les examens, car le fait de connaître la réponse montre que vous comprenez bien le processus d’ébullition. La réponse est que l’eau atteint sa température d’ébullition et y reste.
La température à laquelle l’eau bout n’est pas la même partout. Le point d’ébullition dépend de la pression. Au niveau de la mer, l’eau bout à 100 °C (212 °F) et gèle à 0 °C (32 °F). Si vous faites bouillir de l’eau à une pression plus élevée (sous le niveau de la mer, par exemple), le point d’ébullition est supérieur à 100 °C . À une pression plus basse (comme en montagne), le point d’ébullition est une température plus basse.
Mais, quel que soit le point d’ébullition, lorsque l’eau l’atteint et subit une transition de phase en vapeur d’eau, la température cesse d’augmenter. Vous pouvez augmenter la chaleur autant que vous le souhaitez. L’eau peut bouillir plus vigoureusement et se transformer en vapeur plus rapidement, mais elle ne deviendra pas plus chaude. En fait, au niveau microscopique, il peut y avoir des régions plus froides dans l’eau en ébullition. Lorsque des bulles de vapeur se forment à proximité d’une source de chaleur, comme au fond d’une casserole, les bulles de gaz isolent l’eau de la chaleur. Ce n’est pas très important pour la cuisine domestique, mais c’est une considération importante pour les applications industrielles.
Eau plus chaude que le point d’ébullition et plus froide que le point de congélation
L’eau liquide peut être plus chaude que 100 °C (212 °F) et plus froide que 0 °C (32 °F). Chauffer l’eau au-dessus de son point d’ébullition sans la faire bouillir s’appelle la surchauffe. Si l’eau est surchauffée, elle peut dépasser son point d’ébullition sans bouillir. Vous avez peut-être une expérience directe de ce phénomène, car il est assez courant lorsque l’on fait chauffer de l’eau au micro-ondes. L’eau très pure, exempte de bulles d’air et contenue dans un récipient lisse peut surchauffer et bouillir de manière explosive lorsqu’elle est perturbée.
La congélation de l’eau en dessous de son point de congélation sans la transformer en glace est appelée surfusion. Pour en faire l’expérience, placez un récipient d’eau en bouteille dans un bol de glace. L’eau en bouteille est plus efficace que l’eau du robinet car elle est généralement purifiée (distillée ou par osmose inverse) et contient un minimum de particules et d’air dissous. Les petites particules agissent comme des sites de nucléation qui favorisent la congélation. Ajoutez du sel à la glace pour en abaisser la température. La température de la bouteille d’eau peut descendre en dessous du point de congélation, mais l’eau ne se transformera pas en glace tant que vous ne la prendrez pas et ne la dérangerez pas.
Une fois que l’eau se transforme en glace, celle-ci peut être refroidie jusqu’au zéro absolu. Lorsque l’eau se transforme en vapeur, celle-ci peut être chauffée jusqu’au point où l’eau se décompose en ses atomes constitutifs. À 3 000 °C, environ la moitié des molécules d’eau se décomposent en hydrogène et en oxygène.
