Physique · Glossaire

Qu'est-ce que « Surfusion, surchauffe » ?

Définition 25.14 Physique universitaire — 1re année · Chapitre 25 — Changements d’état d’un corps pur

Une phase peut subsister au-delà de sa frontière d’équilibre : de l’eau liquide refroidie au-dessous de 0C0{}^{\circ}\mathrm{C} sans geler (la surfusion), chauffée au-dessus de son point d’ébullition sans bouillir (la surchauffe), une vapeur comprimée au-delà de PsP_s sans se condenser (la sursaturation). De tels états métastables exigent l’absence de sites de germination — poussières, rayures, gaz dissous, cristaux de glace — sur lesquels la nouvelle phase peut naître ; une perturbation les fait basculer d’un coup, irréversiblement, vers l’équilibre.

Exemples

Exemple 25.15 (La bouteille en surfusion)

De l’eau immobile à 8C-8{}^{\circ}\mathrm{C} dans une bouteille propre, que l’on heurte : des cristaux de glace la parcourent et la température saute à 0C0{}^{\circ}\mathrm{C}. Le processus est adiabatique et rapide, de sorte que la chaleur sensible cΔTc\,\Delta T gèle une fraction x=cΔT/Lf=4.18×8/334=0.10x = c\,\Delta T/L_f = 4.18 \times 8/334 = 0.10 de l’eau ; l’entropie créée, cln(273/265)xLf/273=124122=+2J/(kgK)c\ln(273/265) - xL_f/273 = 124 - 122 = +2\,\mathrm{J}/(\mathrm{kg}\,\mathrm{K}), est bien positive. Les nuages sont pleins de gouttelettes en surfusion jusqu’à 40C-40{}^{\circ}\mathrm{C} ; le givrage des avions et l’ensemencement des nuages exploitent l’un et l’autre ce phénomène.

Lire dans le chapitre →