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L’eau dans tout ses états

Ça fait un moment que je souhaitais écrire une série d’articles sur quelques idées reçues et fausses en science. La série sera plus courte que prévue car je me suis aperçu que certains sujets ont déjà été traité sur le site, comme par exemple la chute d’une bille de plomb et d’une bille de liège.

Voici dont quelques idées reçues sur l’eau et ses états :

L’eau s’évapore à 100 degrés Celsius

Ben non. C’est sans doute la plus grande confusion qu’il y a autour de l’eau. À pression atmosphérique normale (environ 1013 hPa au niveau de la mer), l’eau s’évapore à n’importe quelle température positive. Sous certaines conditions comme un environnement d’une pressurisation inférieure à 0.006 fois la pression atmosphérique normale, l’eau peut aussi s’évaporer à des températures négatives : on ne parle alors plus de vaporisation mais de sublimation.

Pas convaincu ? Imaginez que vous vous couchez un soir où il a plut un peu, laissant quelques flaques d’eau dans la rue. Le lendemain, vous vous réveillez et constatez après avoir ouvert votre fenêtre qu’il n’y a plus de flaque. Pourtant, il n’a pas fait 100 degrés durant la nuit…

En réalité, l’eau bout à 100 degrés (et à pression atmosphérique normale). L’ébullition est un phénomène d’évaporation mais instable et violent : la chaleur reçue représente une grande somme d’énergie convertie en énergie cinétique pour les particules d’eau. Cette agitation est telle que les particules nécessitent de plus en plus de place, d’éloignement avec les particules voisines, et là, on obtient du gaz.

Les nuages, c’est de la vapeur d’eau

Toujours pas. Les nuages sont formés à partir de la vapeur d’eau contenu dans l’air, mais en réalité les nuages sont constitués de gouttelettes d’eau en sustentation dans l’air. Ces gouttelettes viennent de la condensation de la vapeur d’eau dans l’air, exactement comme la rosée du matin dans l’herbe ou la buée que vous retrouvez sur le miroir de votre salle de bain après la douche. Il en est de même pour les traînées laissées par les avions. De toute manière, la vapeur d’eau est absolument invisible à l’œil nu. Ainsi, quand vous voyez un filet de « vapeur » sortir de votre casserole dans laquelle vous faites bouillir de l’eau, en réalité il ne s’agit pas de vapeur d’eau (bien qu’il y en a quand même) mais de gouttelettes d’eau en sustentation. Un petit nuage, en somme…

Kae

Kae est un petit hibou curieux de (presque) tout et contribue de temps en temps au site www.culture-generale.fr quand son emploi du temps le lui permet. Il a comme principal intérêt des questions liées de près ou de loin à la science mais reste ouvert et intéressé par bien d'autres choses. Comme tous les hiboux, il n'est pas infaillible, même dans son domaine de prédilection. Il prie donc le lecteur de se montrer indulgent envers ses articles mais sera toujours heureux de voir des commentaires soulignant des erreurs ou apportant des précisions !

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  • >Pas convaincu ? Imaginez que vous vous couchez un soir où il a plut un peu, laissant quelques flaques d’eau dans la rue. Le lendemain, vous vous réveillez et constatez après avoir ouvert votre fenêtre qu’il n’y a plus de flaque. Pourtant, il n’a pas fait 100 degrés durant la nuit…

    Hum, moyen comme démonstration, l'eau peut s'infiltrer dans le sol.

  • Disons qu'étant urbain jusqu'au bout des ongles, je pensais immédiatement à du bitume dans la rue (qui bien entendu est parfaitement imperméable). Il faut donc comprendre cette image dans ce sens.

  • Si vous voulez, je peux vous faire des photos de ma piscine ou l'eau s'évapore même en hiver :)

  • J'ai demandé à ma prof de physique de m'expliquer le phénoméne explicité par Kae dans son article, soit l'évaporation alors que la température semble ne pas la permettre. Prenons l'exemple de l'océan et du cycle de l'eau ; la température d'ébullition n'est pas atteinte et pourtant, le cycle de l'eau existe. Ceci est du à une différence de pression : Plus elle augmente, plus la température d'ébullition est haute. Au niveau de la mer, c'est le même phénoméne (mais inversé, la pression étant plus basse, et pas sur le premier mètre d'eau, plutôt la première couche d'atome), et ainsi, cela permet à l'eau de s'évaporer.

  • Salut mycroft.

    À la lecture de ton commentaire, je vois qu'il y a quelques confusions sur l'interprétations des explications de ton prof, qui je n'en doute pas ont dû être on-ne-peut-plus correcte.

    Déjà, la température est un paramètre qui n'a rien à faire là. L'évaporation est facilité par la chaleur, qui est une notion physique différente (même si, je vous l'accorde, c'est un peu jouer sur les mots). La température est la mesure de l'agitation thermique ; la chaleur est une énergie reçue ou dégagée. Bref, passons sur ce détail.

    Je reprends l'exemple du cycle de l'eau en pleine mer. Oublie complètement l'histoire de pression. Les particules d'eau qui se trouvent en surface vont recevoir de l'énergie (la chaleur) venant de l'air. Cette énergie n'étant pas très importante si l'air n'est pas chaud, les particules d'eau vont avoir tendance à s'évaporer, puis certaines d'entre elles vont se liquéfier, s'évaporer à nouveau, une partie va se liquéfier encore, ainsi de suite. C'est un peu comme si on avance de deux pas et que l'on recule d'un pas : ça va pas vite, certes, mais on avance quand même. Si l'air est plus chaud, la quantité d'énergie reçue par les particules d'eau est plus importante et l'évaporation sera plus "violente" dans le sens où moins de particules seront encleintes à revenir à l'état liquide. Remarquez de plus que s'il y a du vent, même peu, cela facilite énormement l'évaporation car les particules à peine évaporées sont emportées dans l'air et n'ont pas le temps de revenir à l'état liquide : c'est pourquoi du linge va sécher plus vite s'il est étendu dehors lors d'une brise !

    Pour approfondir ces questions fort intéressantes, je recommande vivement à tous la lecture des cours de physique de Feynman, extrêmement bien fait et d'une pedagogie rare.

  • Merci beaucoup pour l'explication Kae, et puis, si ce que j'ai dit plus haut est faux, j'aime autant qu'on le supprime (si c'est possible).
    Concernant l'imprécision des termes employés, n'étant qu'en terminale, ma prof peut ne pas vouloir nous embrouiller avec ça et je m'en excuse, il faut être précis (et j'aurai du les différencier moi-même) .

    Par ailleurs, ma prof m'a pourtant soutenu qu'il y avait une histoire de pression (on parlait du procédé d'estérification et de l'impact des facteurs cinétiques, comme la pression, ce qui m'a amené à lui poser la question sur l'eau).
    Mais vu ton explication, je dirais que c'est beaucoup plus logique que la pression qui change :)

    Merci encore de rectifier un "bleu" qui ne demande qu'à apprendre de ceux qui savent.

  • Oula, j'ai peut être été trop incisif dans mon précédent commentaire : il n'y a aucune raison que tu t'excuses de quoi que ce soit ! Au contraire, tu cherches à comprendre, ce que je trouve trop peu de gens cherchent à faire : tu as donc tout mes encouragements et je me fais un devoir de ré-expliquer certains points de mes articles, ayant de plus conscience qu'ils sont parfois loin d'être parfaitement intelligible.

    Je suis convaincu que ta prof t'a donné une bonne explication. Concernant le rapport entre pression et évaporation, il y en a peut être mais cela dépasse mes connaissances (je suis mathématicien, pas physicien). Par contre, je peux te dire qu'il y en a un entre la pression et le point d'ébulition, c'est-à-dire à partir de quelle température l'eau (puisqu'ici on parle d'eau) se met à bouillir. Plus la pression environnante est forte, plus le point d'ebulition est haut, c'est-à-dire que la température a atteindre avant ébulition augmente. Mais comme nous vivons dans un monde où la pression atmosphérique tourne en moyenne autour de 1013hPa à 10hPa près, je pense que l'on peut oublier les détails qui concerne la pression.

    Allez, je vais faire une légère entorse à la règle et faire un peu de pub : un de mes collègues de Clermont-Ferrand a publié recemment son premier roman intitulé "676". Il s'agit d'un thriller ésotérique, un peu comme le Da Vinci Code, mais autour des mathématiques. Le livre recueille jusque là d'excellentes critiques et se glisse dans le top 50 de la fnac malgré l'absence totale de publicité. Je vous recommande chaudement cette lecture, et non, je n'ai pas d'accord de pourcentage avec ce collègue :-p Sachez aussi que l'auteur offre une bouteille de Champagne au premier lecteur qui résout la principale énigme de son livre ^^

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