La caléfaction

Si on verse quelques gouttes d’eau au-dessus d’une plaque chauffante, l’eau va-t-elle se vaporiser et disparaître ?  Pas sûr…

Fiche d’accompagnement de l’expérience:
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Matériel
  • une plaque de cuisson ou une plaque chauffante de laboratoire

  • éventuellement une paille ou une pipette simple

Montage et réalisation

Déposer quelques gouttes d’eau sur une plaque chauffante puis l’allumer.

L’eau commence à se vaporiser dès que la température de la plaque atteint 100°C.

Faire tomber de nouveau quelques gouttes d’eau sur la plaque lorsque sa température dépasse 140°C.

On observe que l’eau ne se vaporise pas instantanément. Les gouttes sont animées de mouvements désordonnés à la surface de la plaque et leur volume diminue très lentement.

De grosses gouttes peuvent ne disparaître qu’au bout de plusieurs minutes, même à une température dépassant 200°C.

Explications
 

De l’eau se vaporise au point de contact entre une goutte et la plaque chaude. La vapeur d’eau qui se forme monte par convection. Lorsque la température de la plaque est légèrement supérieure à 100°C il ne se forme pas beaucoup de vapeur. La plaque continue à fournir de la chaleur à la goutte d’eau jusqu’à vaporisation complète de l’eau.

Lorsque la température de la plaque dépasse 140°C il se forme suffisamment de vapeur d’eau pour entraîner les gouttes vers le haut. Comme les gouttes d’eau redescendent, on a l’impression de les voir sautiller sur la plaque. Chaque nouveau contact entre une goutte et la plaque chaude provoque la vaporisation d’un peu plus d’eau jusqu’à ce que toute l’eau disparaisse.

Les grosses gouttes qui sont plus pesantes ne sont pas projetées vers le haut, elles restent en suspension sur un coussin de vapeur d’eau. La plaque chaude ne peut alors plus transférer beaucoup de chaleur aux gouttes car la vapeur d’eau qui les sépare est un mauvais conducteur thermique. L’eau qui constitue la goutte reçoit peu de chaleur, elle se vaporise très lentement.

Remarques

En allemand, la caléfaction est appelée phénomène de Leidenfrost en l’honneur du physicien allemand Johann Gottlob Leidenfrost (1715-1794) qui l’a étudiée en 1756 dans sa thèse de doctorat.

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Une réflexion au sujet de « La caléfaction »

  1. loin

    je suis enseignante en Belgique et je voudrais vous dire comme votre site m’est utile pour préparer mes cours et surtout mes laboratoires; continuez merci

    Répondre

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