L’eau dans tous ses états

L’eau dans tous ses états.

Un tour de « magie » tout simple est à votre portée avec une bouteille d’eau et un congélateur. Quelques explications s’imposent : l’eau se présente habituellement sous trois formes différentes que sont les états gazeux, liquide et solide. Cependant, il arrive parfois qu’elle feigne l’état liquide alors qu’elle est en réalité en surchauffe ou en surfusion.

Ces deux états sont dits métastables, ce qui signifie qu’une légère perturbation suffit pour déclencher le passage de l’eau vers un autre état. Dans le cas de la surchauffe, l’eau reste liquide alors que sa température est plus élevée que son point d’ébullition, c’est-à-dire 100 °C à la pression d’une atmosphère. Dans celui de la surfusion, qui nous intéresse, l’eau liquide est en réalité en-deçà de 0 °C, mais comment se fait-il alors qu’elle ne soit pas solide ?

Le passage de l’état liquide à l’état solide requiert de l’énergie, mais dans une matière libre d’impuretés, cette énergie ne suffit pas à compenser celle qui a été dépensée pour créer la tension superficielle (qui permet par exemple à certains insectes de « marcher » sur l’eau) à l’interface entre les états liquide et solide. Il en résulte que l’eau continue bien de se refroidir, mais sans geler. Et là, c’est à la magie d’opérer : la remuer y introduira des particules auxquelles les molécules d’eau pourront s’attacher, et elle gèlera brusquement !