Eau sous vide
Qu'arrive-t-il à de l'eau si on fait le vide autour d'elle ?
En lisant le titre de cet omnilogisme, vous vous serez peut-être exclamés : « De l'eau sous vide ? Quelle idée saugrenue ! » Et je vous l'accorde, vous n'auriez pas totalement tort. Mais le résultat vaut le détour !
Alors, qu'arrive-t-il à de l'eau si on la met sous vide ? Eh bien, avant de trop s'avancer, définissons rapidement ce que nous entendons par « sous vide ». Si on met quelque chose sous vide, cela signifie qu'on place cette chose sous une cloche, et qu'on va aspirer tout l'air (enfin, le plus possible, puisqu'on n'arrivera jamais à un vide parfait) présent dans la cloche ; ainsi, un objet sous vide est un objet entouré de vide.
Maintenant que les choses sont claires, passons à la pratique. Comme vous le savez tous, l'eau bout à 100 ℃. Mais c'est faux. Pour être correct, il faut dire : « L'eau bout à 100 ℃ dans des conditions de pression atmosphérique normales, soit à 1 023 hPa environ. » Pourquoi cela ? Eh bien, l'état dans lequel se trouve un corps dépend de deux choses : la température à laquelle il se trouve, et la pression à laquelle il est soumis. Ainsi, si vous chauffez énormément un objet mais que vous maintenez une pression démentielle sur lui, il ne pourra jamais se transformer en gaz, parce que ses molécules seront serrées de force les unes contre les autres.
L'inverse est également vrai, et c'est ce qui nous intéresse dans notre cas : un corps soumis à une pression extérieure très faible se transformera de lui-même en gaz, sans besoin de chaleur supplémentaire, car ses molécules pourront spontanément occuper beaucoup d'espace.
Ainsi, lorsque nous mettons de l'eau sous vide, au fur et à mesure que la pression baisse, l'eau va entrer en ébullition, et s'évaporer, alors que la cloche restera à température ambiante, soit une vingtaine de degrés.
Mais ce n'est pas fini ! Lorsqu'un liquide bout, il se transforme en gaz. Or, cette transformation lui demande de l'énergie, qui se traduit par une perte de chaleur. C'est pour cela que l'eau s'arrête extrêmement vite de bouillir lorsque vous coupez la source de chaleur. En effet, l'ébullition demande une grande quantité d'énergie : si vous en coupez la source, le phénomène s'arrête, et la température de l'eau chute rapidement sous les 100 ℃.
Dans le cas où nous « forçons » l'ébullition de l'eau en baissant la pression, celle-ci va refroidir de plus en plus, mais, contrairement à ce qu'on observe habituellement, l'ébullition ne va pas s'arrêter pour autant, car la pression est toujours suffisamment faible pour qu'elle se poursuive, si bien que la température de l'eau va passer bien en-dessous de 0 ℃ et, à cette température-là, à moins que la pression soit extrêmement faible(1), elle va automatiquement geler.
Ainsi, si on met de l'eau sous vide, celle-ci va bouillir rapidement et violemment, et quelques instants plus tard va se calmer, et geler en plusieurs minutes. N'est-ce pas fantastique ?
- (1) ↑ Pour que l'eau reste dans un état gazeux, il faudrait que la pression soit 400 fois inférieure à la normale à -10 ℃ et au moins 1 000 fois inférieure à la normale à -20 ℃.