Par Amanda Hoff • Mis à jour le 24 mars 2022
Avez-vous déjà versé un verre d'eau tiède sur un bloc de glace pour le voir se dissoudre lentement ? Cette observation quotidienne cache un principe physique fondamental :la chaleur circule d’une substance plus chaude vers une substance plus froide jusqu’à ce que les températures s’égalisent. Dans ce petit guide, nous expliquerons pourquoi l'eau peut faire fondre la glace, les conditions qui le permettent et quand cela ne fonctionne tout simplement pas.
La fusion est un changement de phase endothermique qui nécessite l'absorption d'énergie thermique. La chaleur provient de la matière environnante qui est à une température plus élevée. Lorsque la température d’un solide atteint son point de fusion, la chaleur absorbée le transforme en liquide. Différentes substances ont des points de fusion différents; pour la glace, il fait 0°C (32°F).
L'eau fera fondre la glace chaque fois qu'elle sera plus chaude que la glace. La chaleur est transférée de l’eau la plus chaude à la glace la plus froide, élevant la température de la glace à 0°C et la convertissant en liquide. En pratique, cela fonctionne chaque fois que la quantité d’eau chaude est suffisante pour fournir suffisamment d’énergie thermique pour la chaleur latente de fusion de la glace.
Par exemple, quelques glaçons dans une tasse d’eau à 30°C fondront rapidement car la capacité thermique de l’eau dépasse facilement la demande thermique de la glace. A l’inverse, un seau de glace à –10°C versé dans de l’eau tiède du robinet risque de ne pas fondre du tout; la température de l'eau descend jusqu'au point de fusion de la glace mais reste en dessous.
Le transfert de chaleur est régi par le gradient de température. Si la pente est trop faible ou la masse de glace trop importante, la chaleur disponible ne fera qu’abaisser la température de l’eau, sans augmenter suffisamment celle de la glace pour atteindre 0°C. Dans de tels cas, la glace persiste jusqu'à ce qu'une source de chaleur externe (la lumière du soleil, un radiateur ou un fluide plus chaud) fournisse de l'énergie supplémentaire.
Tout matériau (solide, liquide ou gazeux) à une température supérieure à 0 °C peut faire fondre la glace en transférant de la chaleur. C’est pourquoi nous pouvons faire fondre la glace avec de l’huile chaude, du métal chauffé ou même les rayons du soleil. L'exigence courante est une différence de température qui entraîne le flux de chaleur.
Comprendre ces principes vous aide à prévoir et à contrôler le gel et la fonte dans les situations quotidiennes, de la conduite hivernale à la préparation de la cuisine.
