UdPPC AUVERGNE
Question n°4

Pourquoi les lacs gèlent en surface ?

dimanche 23 janvier 2005

Le jeu subtil de la densité et de la température de solidification

En général la densité d’un liquide augmente quand sa température diminue.
La densité d’un corps à l’état solide est plus élevée qu’à son état liquide
Les liquides autres que l’eau « gèlent » de bas en haut
L’eau a donc un comportement atypique ! Pourquoi ?
Il se trouve que l’eau a sa densité maximale à 4°C et qu’elle diminue entre 4°C et 0°C. La glace a une densité de 0.92 (0,92 gramme par cm3)
La surface de l’eau cède de la chaleur à l’air ambiant jusqu’à ce qu’elle atteigne 4°C. Etant à sa densité maximale, elle est entraînée vers le fond. La masse entière se refroidit, processus d’autant plus long que le lac est profond.
Cela explique que les flaques d’eau gèlent bien avant les étangs.
Dès que la température descend en dessous de 4°C l’eau de surface moins dense que l’eau de profondeur reste en haut où elle va se refroidir jusqu’à 0°C avant de geler.
La couche de glace s’épaissit pendant que le reste de l’eau reste à 0°C permettant la vie aquatique en hiver.
Le processus ralentit car la glace est un isolant thermique (igloo). La chaleur de l’eau qui se trouve en dessous a de plus en plus de difficulté à être évacuée.
La vitesse de formation d’une couche de glace est inversement proportionnelle à son épaisseur ;
On rappelle que lorsque l’eau se solidifie ou que la glace fond la température reste constante à 0°C et seule la quantité de glace varie.


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Question n°4

22 janvier 2005
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