Déterminer si l’eau chaude peut ou non geler plus vite que l’eau froide peut sembler une évidence. Après tout, l’eau gèle à 0 degrés Celsius. Et l’eau ne serait-elle pas assez chaude pour tuer les bactéries E. coli (environ 120 degrés Fahrenheit ou 50 degrés Celsius) pour emprunter un chemin plus long que l’eau plus froide sur une plage d’automne de la Nouvelle-Angleterre (environ 60 degrés Fahrenheit ou 15 degrés Celsius) vers un avenir glacial comme de la glace? Bien qu’il s’agisse d’une hypothèse logique, il s’avère que l’eau chaude peut geler avant l’eau plus froide dans certaines conditions.
Cette bizarrerie apparente de la nature est «l’effet Mpemba», du nom du Tanzanien Élève du secondaire, Erasto Mpemba, qui l’a observé pour la première fois en 1963. L’effet Mpemba se produit lorsque deux plans d’eau avec des températures différentes sont exposés au même environnement sous zéro et que l’eau plus chaude gèle en premier. Les observations de Mpemba ont confirmé les intuitions de certains des penseurs les plus vénérés de l’histoire, tels qu’Aristote, René Descartes et Francis Bacon, qui pensaient également que l’eau chaude gelait plus vite que l’eau froide.
L’évaporation est le meilleur candidat pour expliquer le Effet Mpemba. Lorsque l’eau chaude placée dans un récipient ouvert commence à refroidir, la masse globale diminue à mesure qu’une partie de l’eau s’évapore. Avec moins d’eau à geler, le processus peut prendre moins de temps. Mais cela ne fonctionne pas toujours, en particulier lorsque vous utilisez des récipients fermés qui empêchent l’eau évaporée de s’échapper.
Et l’évaporation n’est peut-être pas la seule raison pour laquelle l’eau peut geler plus rapidement. Il peut y avoir moins de gaz dissous dans l’eau plus chaude, ce qui peut réduire sa capacité à conduire la chaleur, lui permettant de se refroidir plus rapidement. Cependant, les physiciens polonais des années 80 n’ont pas été en mesure de démontrer de manière concluante cette relation.
Une distribution de température non uniforme dans l’eau peut également expliquer l’effet Mpemba. L’eau chaude monte vers le haut d’un récipient avant de s’échapper, déplaçant l’eau froide en dessous et créant un «toit chaud». Ce mouvement de l’eau chaude vers le haut et l’eau froide vers le bas s’appelle un courant de convection. Ces courants sont une forme populaire de transfert de chaleur dans les liquides et les gaz, se produisant dans l’océan et également dans les radiateurs qui réchauffent une pièce froide. Avec l’eau plus froide au fond, cette répartition inégale de la température crée des courants de convection qui accélèrent le processus de refroidissement. Même avec plus de sol à couvrir pour geler, la température de l’eau plus chaude peut baisser plus rapidement que celle de l’eau plus froide.
Donc, la prochaine fois que vous remplissez votre bac à glaçons , essayez d’utiliser de l’eau plus chaude. Vous pourriez avoir des glaçons pour refroidir votre boisson encore plus tôt.
Cette réponse est fournie par Scienceline, un projet du programme de rapport scientifique, sanitaire et environnemental de l’Université de New York.
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