Le titre de cet article semble une question appropriée pour un examen de sciences au primaire, mais la réponse est bien plus compliquée qu'il n'y paraît. Nous avons tous appris que l'eau gèle à 32 degrés Fahrenheit, 0 degré Celsius, 273, 15 Kelvin. Ce n'est pas toujours le cas, cependant. Les scientifiques ont trouvé une eau liquide aussi froide que -40 ° F dans les nuages et même une eau refroidie à -42 ° F dans le laboratoire. Jusqu'où pourraient-ils aller?
Cela s'avère être un problème délicat à résoudre. Lorsque l'eau liquide est refroidie à une température inférieure à -42 ° F, elle se cristallise trop rapidement dans la glace pour que les scientifiques puissent mesurer la température du liquide. Emily Moore et Valeria Molinero, de l’Université de l’Utah, ont donc développé une simulation informatique sophistiquée de 32 768 molécules d’eau (moins de molécules qu’on peut en trouver dans une goutte de pluie) leur permettant de voir ce qui est arrivé à la capacité calorifique, à la densité et à la compressibilité de l’eau alors déterminer ce qui s'est passé lorsque 4 000 de ces molécules ont gelé. Leurs résultats paraissent dans la revue Nature .
Lorsque la température de l'eau approche de -55 ° F, les molécules d'eau forment des tétraèdres, chaque molécule se liant de manière lâche à quatre autres molécules. La densité de l'eau diminue, sa capacité calorifique augmente et sa compressibilité augmente. «Le changement de structure de l'eau détermine le taux de formation de la glace», explique Molinero. «Nous montrons que la thermodynamique de l’eau et le taux de cristallisation sont contrôlés par le changement de structure de l’eau liquide qui se rapproche de la structure de la glace.» Au-dessous de -55 ° F, de minuscules quantités d’eau liquide peuvent encore exister, mais il en irait de même. Molinero dit que pendant une période incroyablement courte.
Cette surfusion d'eau est possible parce que l'eau a besoin d'un petit noyau ou d'une graine de glace pour que les molécules puissent former des cristaux et dans de l'eau très pure «le seul moyen de former un noyau consiste à changer spontanément la structure du liquide», explique Molinero. Ces noyaux ne se formeront ou ne grossiront pas suffisamment avant que la structure des molécules d’eau liquide n’atteigne celle de la glace solide, ce qui ne se produira pas tant que l’eau n'aura pas été aussi froide.
( HT: io9 )
