L’un des grands jeux de l’apéro consiste à tenter de noyer un glaçon dans son verre. À moins d’appuyer dessus, c’est impossible, il remontera toujours à la surface.
On pourrait croire que la glace, puisqu’elle est dure, est plus lourde et coule au fond comme une pierre. Dans la nature, tous les éléments solides sont plus lourds que leur liquide. Sauf l’eau. Et ce fichu glaçon remonte toujours comme une bouée à la surface. Car l’eau qui se transforme en glace gagne en volume au lieu d’en perdre. Ce qui veut dire qu’à quantité égale d’eau elle prend plus de place que le cumul d’eau, qui a servi à devenir glaçon.
Ce gain de masse volumique atteint les 10 % et explique pourquoi une bouteille d’eau placée dans notre congélateur peut exploser ou plutôt se fissurer petit à petit sous la formation de la glace. Pas besoin de vider la moitié de la bouteille avant de la congeler, le 1/5 vous mettra largement à l’abri.
Pour la flottaison, tout est question de poussée d’Archimède. À partir du moment où la glace occupe un plus grand volume que l’eau qui lui a servi à se transformer, elle flotte. Question de densité. Vu du verre de pastis, cela reste sans danger. Mais, à l’échelle de la planète, la nature est bien faite…
Les molécules d’eau s’éloignent
Pour autant, il ne faut pas croire que la banquise augmente le niveau des océans. Pourquoi ? La banquise agit comme le glaçon de votre apéro : quand il fond, il devient donc de l’eau réduisant sa masse volumique. En revanche, quand les glaciers de l’Antarctique fondent (continent blanc situé au pôle Sud qui représente 90 % des glaces terrestres; et non la banquise), l’eau de cette glace fait augmenter l’océan. Tout comme si vous faisiez fondre un glaçon au-dessus de votre verre.
Gain de volume, moins de densité, poussée d’Archimède… il est donc facile de comprendre que la glace flotte. Mais revenons à cette particularité chimique propre à l’eau. Pourquoi est-elle le seul élément à devient solide ?
Habituellement, au moment de la solidification, les volumes des molécules d’un liquide diminuent. Les molécules se rétractent et se resserrent en quelque sorte. Or l’eau est composée de molécules d’hydrogène dont les liaisons sont tordues. Au moment de se cristalliser, ces liaisons deviennent rectilignes : chaque molécule s’éloigne alors de ses voisines : en gelant, elle gagne donc en volume comme si on étirait les mailles d’un pull.
Alexandre Marsat
Le Flâneur des sciences est diffusé en partenariat avec le Mag du journal Sud Ouest
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