Glaçon

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Glaçon en thermographie

Définition

Le glaçon est simplement un morceau de glace, devenu cubique lorsqu'il a pu être produit artificiellement. Ironiquement, c'est l'eau chaude, dans certaines conditions qui permet le mieux de créer des glaçons selon l'effet Mpemba.

Histoire

Historiquement, l'homme utilise des morceaux de glace depuis des temps immémoriaux, pendant très longtemps c'étaient seulement des glaces naturelles fraîches ou conservées dans des glacières puis les progrès de la chimie et de la physique amenèrent à créer les premières glaces artificielles comme par John Gorrie en 1844, accidentellement, en résidu de son premier réfrigérateur.

Vision en thermographie

Thermographie de deux glaçons à la sortie du réfrigérateur	Imagerie thermique de deux glaçons 30 secondes après leur sortie du réfrigérateur
Image thermique infrarouge d'un glaçon une minutes après sa sortie du réfrigérateur	Thermogramme d'un glaçon après plusieurs minutes à température ambiante

Les thermographies ci-dessus de températures de glaçons ne sont pas innocentes.

Thermographie d'une eau saumurée en état liquide à fluide

Elles illustrent bien l'un des dangers de la thermographie, un glaçon sorti du surgélateur passerait ainsi de -19°C à près de 0°C en une minute puis se stabiliserait vers quelques degrés en fondant doucement.

Sauf que ... à atmosphère terrestre, l'eau n'est solide qu'en-dessous de 0°C donc la quatrième image devrait être celle d'une flaque d'eau.

Le problème est le suivant, si l'eau est en-dessous de 0°C, c'est de la glace, vers 0°C cela devient une soupe mitigée et au-dessus, c'est du liquide.

La solution se trouve dans la tension hygroscopique de l'eau et le pouvoir "collant" de la glace qui va maintenir une gangue d'eau liquide autour du glaçon qui ne s'épanchera que petit à petit quand son poids dépasse la force de tension et fera couler l'eau.

La caméra thermique, elle, ne voit que la surface du glaçon donc en une minute à T° ambiante, l'eau de fonte. Thermographier de la glace n'a donc de sens qu'en-dessous ou très très près de zéro, sans cela, on affichera systématiquement 1 ou 2°C de température mais cela n'aura rien avoir avec les températures intérieures de la glace.

La seule manière d'avoir un résultat de thermographie avec de l'eau liquide en-dessous de 0°C, ce serait avec de la saumure, comme ci-contre:

La glace et le sel

Le sel permet de faire fondre la glace et l'image de la saumure nous a démontré qu'une eau salée gèle bien en-deçà de -6°C.

Cependant, ce sel ne réchauffe pas la glace, au contraire, il la refroidit. Les trois images ci-dessus qui sont les étapes préalables à l'image de la saumure montrent clairement l'évolution, elles ont le même gain thermique (échelle) de -21°C à -3.9°C. Le surgélateur était aux alentours de -18°C mais le délai de mise en oeuvre et les manipulations ont déjà ramené la surface à -16°C.

Si l'on sale alors ces glaçons, cela crée une réaction endothermique car le passage de l'état solide à l'état liquide consomme de l'énergie. Donc, en quelques minutes, ces glaçons vont passer de -16°C de T° de surface à -21°C de température tout en fondant progressivement, cette fonte augmentant l'échange air/eau, cela dissipera plus vite l'effet. Cependant, comme il s'agit de matériaux en fusion, la T° de surface n'a plus rien avoir avec leur température interne voire de coeur!

À la fin ...

Ici, nous sommes à la fin du phénomène de fonte, il reste un ultime noyau froid, observez la régularité de la répartition des températures.

English: ice cube

Nederlands: ijsblokje