Alors que vous vous asseyez dehors par une chaude journée, vous regardez la glace dans votre verre d'eau fondre lentement. Plus tard, vous jetez de la glace d'une glacière dans l'évier et ouvrez l'eau pour faire fondre la glace. Cependant, vous ne pouvez pas toujours utiliser cette astuce. Par une froide journée d'hiver, par exemple, vous ne pouvez pas verser un verre d'eau sur le pare-brise recouvert de glace de votre voiture; cela ne fera pas fondre la glace. L'eau fait fondre la glace, mais seulement dans certaines conditions.
Le processus de fusion
La fusion, par définition, est le processus consistant à faire passer une substance d'une phase solide à une phase liquide. Le processus de fusion est un processus endothermique, ce qui signifie que l'énergie thermique doit être absorbée pour qu'elle se produise. Cette énergie thermique provient d'un environnement qui a plus d'énergie et une température plus élevée que la substance à fondre. Ce n'est que par une différence de température que l'énergie thermique est transférée, ce qui provoquera alors un substance à fondre (ou au moins augmenter en température) tandis que l'environnement diminue en température. La température de fusion (appelée point de fusion) est différente pour différentes substances.
Quand l'eau fait-elle fondre la glace ?
La plupart d'entre nous connaissent le point de fusion de la glace: 0 degré Celsius ou 32 degrés Fahrenheit. Si la température de la glace est inférieure à ce nombre, elle restera solide; si la température de la glace est augmentée au-dessus de ce nombre, la glace se transforme en eau liquide. Si de la glace entre en contact avec de l'eau, nous savons que la glace doit être inférieure à 0 degré Celsius et que l'eau doit être supérieure à 0 degré Celsius. En raison de la différence de température, un transfert de chaleur se produira. Le résultat sera que l'eau diminuera en température et la glace augmentera en température.
L'eau fera-t-elle toujours fondre la glace ?
Cela dépend de la quantité de glace avec laquelle vous avez commencé, de la température initiale de la glace, de la quantité d'eau utilisée et de la température initiale de l'eau. Si vous mettez quelques glaçons dans un verre d'eau tiède, vous devriez déjà connaître le résultat: l'eau va refroidir et les glaçons vont fondre. Dans ce cas, il y a suffisamment d'eau à une température de départ suffisamment élevée pour non seulement augmenter la température des glaçons, mais aussi les faire fondre.
Quand l'eau ne fera-t-elle pas fondre la glace ?
Il devrait maintenant être logique que tous les cas d'ajout d'eau ne fassent pas fondre la glace. Même si l'eau est à une température plus élevée que la glace, s'il y a beaucoup plus de glace que d'eau, ou si la température de la glace est très basse au départ, alors pas assez d'énergie thermique sera transférée pour augmenter la température de la glace et la faire fondre, trop.
Résumé
L'eau fait fondre la glace parce qu'elle est à une température plus élevée que la glace, de sorte que l'énergie thermique est transférée de l'eau à la glace. Puisque le principe scientifique à l'œuvre ici est l'idée de transfert de chaleur, il n'est pas nécessaire que l'eau soit utilisée pour faire fondre la glace. Toute substance (solide, liquide ou gazeuse) qui est à une température plus élevée que la glace sera capable de transférer de l'énergie thermique pour faire fondre la glace.