Pourquoi y’a-t-il de la buée sur les fenêtres en hiver?

Comme vous avez déjà pu le constater en hiver on peut souvent observer de la buée sur les fenêtres, alors d’où vient cette eau « miraculeusement » apparue sur notre fenêtre?

Il s’agit en fait d’un phénomène que l’on retrouve dans beaucoup de situations comme, par exemple, la rosée le matin ou encore la « fumée blanche » que l’on produit quand on respire et qu’il fait très froid. En me baladant un peu sur le site j’ai découvert que ce sujet avait déjà été abordé dans l’article « L’eau dans tout ses états ». Néanmoins beaucoup de choses ont été dite sur le sujet, je me propose donc de faire un petit bilan.

La première chose à savoir c’est que tout corps pur liquide ou solide est en équilibre avec sa forme gazeuse… OK, super, mais ça veut dire quoi ça ?

Cette phrase tarabiscotée veut tout simplement dire que lorsqu’on a un liquide (de l’eau par exemple) au contact d’un gaz (l’air atmosphérique par exemple), il y ‘a une partie du liquide qui se transforme spontanément en gaz et que ce gaz peut redevenir liquide pendant que d’autre liquide se transforme en gaz, c’est ce qu’on appelle un équilibre dynamique. C’est là qu’intervient la notion de pression de vapeur saturante. Oulà Késako?!! En fait sous ce terme barbare se cache simplement le fait que la quantité de liquide qui se « transforme » en gaz est limitée (et on parle évidemment de petite quantité) et la pression de vapeur saturante correspond à la quantité maximale d’eau qui peut être sous forme gazeuse, c’est plus simple comme ça non ? Bon dernière chose a savoir c’est que cette « pression de vapeur saturante » ne dépend que de la température, et que plus celle-ci grimpe et plus il y a de liquide qui peut passer spontanément en gaz, et inversement, si la température baisse alors du gaz va repasser sous forme liquide.

Voilà maintenant on a toutes les clés pour comprendre d’où vient la buée sur les fenêtres et les autres phénomènes cités plus haut. Alors concrètement comment ça se passe ?

Tableau donnant la valeur de la pression de vapeur saturante de l'eau en fonction de la température

On est donc en hiver et on chauffe notre pièce à 20°C par exemple. En utilisant de l’eau pour différentes taches ou même simplement en respirant on va saturer la pièce d’eau sous forme gazeuse, qu’on ne voit évidemment pas puisque c’est du gaz incolore et inodore. Pour ceux qui sont friand de chiffres : à 20°C la pression de vapeur saturante de l’eau pure est de 23.4 mbar (Pression de vapeur saturante – Wikipedia 17/03/2010). Or il se trouve que nous sommes en hiver et que par conséquent les fenêtre sont beaucoup plus froides, par exemple 0°C à la surface intérieure de la fenêtre. La pression de vapeur saturante ne dépend que de la température, donc au contact de la fenêtre la quantité d’eau gazeuse que l’on trouve dans l’air devra être bien inférieure à la quantité que l’on trouve dans l’air de la pièce (à 0°C la pression de vapeur d’eau saturante est de 6.10 mbar (Pression de vapeur saturante – Wikipedia 17/03/2010) ). Et pour s’éliminer ce gaz excédentaire va tout simplement revenir à l’état liquide, c’est à dire se condenser, au contact de la fenêtre froide; d’où l’apparition de gouttelettes d’eau que l’on nomme buée ou par déformation de langage condensation. Le phénomène est exactement le même en ce qui concerne la rosée du matin ou de la respiration en hiver. Dans ce dernier cas il faut savoir que l’air qu’on expire sort de notre corps à 37°C et saturé en vapeur d’eau donc ça marche très bien.


Dernier petit point en ce qui concerne le givre. Il s’agit exactement du même procédé que celui expliqué précédemment à la différence qu’on se trouve là dans le cas de températures inférieures à 0°C et que l’eau est alors en « surfusion » un état un peu particulier qui fera probablement l’objet d’un prochain article.

Cet article est très simplifié. Je serais donc ravi d’approfondir dans les commentaires si nécessaire.

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Sayamon

22 commentaires

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  • Ou comment donner des explications physiques à l’image certainement la plus marquante de Titanic 😉

    Merci 🙂

  • J’aimerai savoir qu’est ce qui n’est pas juste dans mon article, mise à part la faute de conjugaison que je viens de corriger. :-p

  • Etant en 1ere année de prépa, et ayant appris tout cela depuis peu, je peux dire que tu as tout fait bien et simplement expliquer la chose, bravo !!

  • @Kae : Bonjour, désolé je me rend compte que cette phrase était inutilement blessante je vais donc la retirer de ce pas !! D’autant plus que c’est pinailler de ma part.
    Après les petites imprécisions que j’ai pu relever sont surtout dans les commentaires. Je te détaillerais ça ce soir si tu veux. 😉

    Bref je m’excuse le plus platement du monde.

    @Thomas : Merci beaucoup. Et bon courage pour tes études.

  • @Sayamon : merci pour cet article, encore un mystère élucidé. J’adore ce site, articles intéressants, bien expliqués et compréhensibles… j’en apprends tous les jours. Encore merci!

  • Oula, attends, ce n’était pas du tout blessant, et je n’ai absolument pas été froissé. C’est juste que, comme tous scientifiques, je déteste l’inexactitude, surtout si ça vient de moi. Donc si y’a des erreurs dans mes articles ou commentaires je ne t’en serai que reconnaissant de me les signaler !

  • Bienvenu ! (du coup j’ai un doute: « bienvenu » ou « bienvenue » comme l’a écrit Bastien ? Je dirais sans ‘e’ parce que ce serait la forme contractée de « tu es le bienvenu »…)

    Juste une question: « en respirant on va saturer la pièce d’eau sous forme gazeuse » -> En respirant, on génère de l’eau ? Quelle est l’équation chimique ? (je pensais que la vapeur qu’on voyait était seulement celle qu’on avait respiré et réchauffé…)

  • @Eusebe: Pour que l’échange des gaz 02CO2 se fasse de manière optimum, l’air inspiré doit arriver aux alvéoles à la même température que le sang (37°) et être saturé en humidité. Pour ce faire le conduit respiratoire est recouvert de muqueuses dont la fonction est de rester tout le temps humide. L’évaporation au niveau de celles-ci réchauffe et sature l’air en eau.
    Cela a aussi un rôle capital pour la régulation de la température. C’est pour ça que les chien halètent:
    http://www.culture-generale.fr/nature/3011-pourquoi-les-chiens-haletent-ils

  • Phénomène permis entre autre par les cornets nasaux. D’ou l’importance de privilegier la respiration nasale (en plus des fonctions de réchauffement, et d’épuration de cet air) …

    Sinon, je crois qu’il s’agit de souhaiter la bienvenue … donc avec un e 😉

  • Bonjour, merci a tous pour cet accueil.

    @Kae : Comme promis (mais avec un peu de retard) voilà les quelques imprécision que j’ai pu relever dans ton article (L’eau dans tout ses états) et surtout dans les commentaires qui ont suivi (mais enfin la plupart du temps c’est pinailler) :
    « 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. ».
    Des amis à qui j’ai fait lire l’article m’ont signalé que cette notion était fausse, c’est à dire qu’il s’agirait plutôt d’une histoire d’énergie de stabilisation. Les molécules se lient par des interactions pour se stabiliser en énergie dans les liquides par exemples. En amenant de la chaleur on augmente cette énergie qui en augmentant ne nécessite plus de stabilisation et donc n’a plus « besoin » des interactions avec des molécules autour d’elle et de ce fait on obtient un gaz. Mais bon à mon sens la vulgarisation que tu as fait est tout à fait acceptable. (Comme je te disais c’est vraiment pinailler ! )

    Ensuite dans les commentaires :
    Kae dit :
    8 mai 2009 à 00:21

    « Déjà, la température est un paramètre qui n’a rien à faire là. »
    En fait si mais de manière indirecte puisque la pression de vapeur saturante ne dépend que de la température.

    « Oublie complètement l’histoire de pression. »
    Au contraire ce phénomène et intrinsèquement lié à la pression et plus précisément à la pression partielle.

    Pour finir félicitation à Alphee pour son commentaire dans L’eau dans tout ses états qui complète parfaitement mon article en expliquant quasiment tous les phénomènes que j’ai mis de coté, et notamment la courbe de rosée.

  • De rien pour le compliment. En ce qui concerne les critiques que j’ai fais à Kae n’hésite pas à me reprendre et à m’expliquer mes erreurs, c’est justement l’intérêt d’un blog collaboratif non? 😉

  • Les imprécisions que tu impute à Kae portent sur des passages où il essaie de vulgariser le phénomène (comme tu le dis toi même) c’est donc tout à fait pardonnable. Pour ce qui est du commentaire, c’est une réponse à un autre commentaire qui faisait fausse route. C’est ce hors contexte qui m’a fait un peu tiquer.

    Pour ce qui est de l’agitation moléculaire et des molécules qui ont besoin de plus de place, on va préciser un peu.
    Le changement de position des électrons le long des liaisons atomiques modifie le centre de gravité de la molécule. Les molécules sont dans un état vibratoire permanent qui est d’autant plus important que la température est élevée. C’est ce qu’on appelle l’agitation moléculaire. Dans un milieu fluide, cela entraine un mouvement aléatoire des molécules les unes par rapport aux autres que l’on appelle mouvement brownien.
    Cette agitation moléculaire crée des collisions entre les molécules et a donc un rôle de force de répulsion. Plus la température est élevée, plus l’agitation est forte, plus les molécules se repoussent. Pour maintenir la cohérence, l’eau dispose de très nombreuses liaisons H (Les atomes d’hydrogènes d’une molécule sont attirés par les atomes d’oxygènes des autres) et d’une structure géométrique qui favorise la mise en place de celles-ci. Les molécules peuvent bouger librement tout en restant en contact.
    Quand une molécule rompt le contact avec les autres, elle s’évapore. A la surface du liquide les molécules d’eau s’évaporent progressivement jusqu’à saturation de l’air. Ce point de saturation est un point d’équilibre entre l’état gazeux et liquide. Si d’avantage d’eau s’évapore des liaison H se forment entre les molécules d’eau de l’air et de la brume apparait. Comme expliqué dans mon autre commentaire l’évaporation ne va à saturation que dans certaine conditions. De même pour la condensation.
    Pour ce qui est de l’ébullition, à 100° l’agitation thermique est trop forte pour maintenir les liaisons H. Les molécules d’eau s’échappent et passent à l’état gazeux.

  • Bonjour, je suis au lycée et j’ai une explication de TP à faire, j’ai trouvé une grande partie de mes réponses dans cet explication très claire et bien faite 🙂
    Un grand merci à celui qui a fait ce résumé qui est simple et comprehensible pour tous .

  • Bonjour,

    En fait, un double vitrail qui est sature d’humidite a l’interieur des deux vitres fait des accumulations de buees et perd l’effet thermique du double vitrail.

    Question pour faire le suivi: Si pour eliminer la condensation a l’interieur des vitres, il faut faire deux trous dans la vitre (un en haut et un en bas) pour permettre a l’humidite de sortir, est ce qu’on n’est pas en train, par le fait meme, d’eliminer l’isolation des 2 vitres et d’accroitre notre consommation d’ebergie?

  • Un double vitrail est, dans une église, la juxtaposition de deux vitraux dans une même ouverture. ce permet de faire un face à face entre deux saints ou de représenter deux étape du chemin de croix.
    Pour Le double vitrage, s’il y a de l’humidité entre les deux parois vitré, c’est qu’il est foutu. Il y a un problème d’étanchéité du châssis. Initialement on insert entre les deux vitre un gaz rare qui améliore l’isolation et ne condense pas.
    Faire un courant d’air à l’intérieur de la vitre enlèvera peut-être la condensation mais ne l’empêchera pas de revenir. Et oui, ça fera encore plus chuter l’isolation thermique

  • je sais que tu as pas eu de commentaire pendant 6 ans mais voilla je suis en 5e et dans ton super boulot je ne comprend pas certains mots jai beau chercher je trouve pas.
    dsl si cest vexant!
    tu fais dexellent boulot continue!

  • Il n’y a pas d’age limite pour recevoir des commentaires et avoir des réponse 🙂
    C’est sûr que l’on emploi facilement des terme complexe pour détailler le phénomène.
    L’idée de base c’est de savoir qu’il y a toujours de l’eau présente dans l’air (sous forme de gaz). Même dans l’air sec il y a un petit peu d’eau. Dans l’air humide un beaucoup plus.
    La deuxième idée c’est que dans l’air chaud on peut « mettre » plus d’eau dans l’air froid. Par exemple, dans un mètre cube (un cube d’un mètre de coté) d’air, si il fait 30° on peut mettre 31g d’eau au maximum. Si il fait 10° on ne peut mettre que 9 gramme au maximum.
    Si on reprend notre air à 30 degrés et qu’il fait moyennement humide (50% d’humidité) alors il y a 16g d’eau dans le cube. Si il y a une vitre a 10° juste a coté, il va y avoir une petite couche d’air chaud dont la température va tomber a presque 10 degrés. Comme on l’a vu l’air à 10° le peut contenir que 9 gramme d’eau, on va-t-on mettre les 16 grammes d’eau? 16-9 =7 gramme d’eau vont devenir liquide -> ça fait de la buée.
    Quand tu souffle de l’air, il y a le maximum d’eau pour de l’air à 30° donc 31g/m3. Par contre tu ne souffle qu’un demi litre d’air. Il y a donc 15 mg d’eau qui sort de ta bouche. Par contre si tu souffle près d’une vitre froide presque tout cet air va être refroidi. L’air ne pourra plus contenir que 5 mg d’eau et 10 mg d’eau vont faire de la jolie buée pour faire des dessins.
    J’espère que c’était clair. N’hésite pas si tu as d’autres question (sur cet article ou sur un autre)

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