Lycée Henry Matisse
101 avenue Foch
06140 Vence

Heissler Sébastien, en classe de 1°S1
Groupe : Pierra, Daniel, Heissler.

TPE : La Surfusion, synthèse personnelle

Comment expliquer que l’eau des nuages reste à l’état liquide en très haute altitude ?

Matières concernées : Physique, SVT

Tout d’abord, j’ai préféré privilégier un groupe assez dynamique, composé de personnescurieuses prêtes à se documenter sur n’importe quoi pour élargir notre connaissance du sujet, et aussi avec qui je m’entends bien, car à mon avis, même des génies ne peuvent rien produire ensemble s’ils ne s’apprécient pas. Ainsi j’ai choisi (avec leurs accords bien entendu…) Thomas, qui a de très bonnes capacités intellectuelles et reste agréable en toutes occasions, et Julie, avec qui je m’entendsplus que bien et qui sait montrer ses capacités lorsqu’elle est motivée, elle est d’ailleurs parfois étonnante !

Ensuite, le choix du sujet a été plutôt rapide. En effet, ayant auparavant regardé une vidéo sur internet montrant la congélation presque instantanée de l’eau, nous avons décidé de nous documenter rapidement sur le sujet, d’abord par pure curiosité… Puis, nous nous sommesaperçus que cette réaction cachait un phénomène pas si simpliste que ça : la surfusion de l’eau.
Ayant à notre tour, une grande envie de réaliser la même expérience, nous nous sommes documentés pour déterminer si le sujet était assez vaste et peu connu pour qu’il fasse un sujet idéal pour notre TPE. Nous avons alors trouvé satisfaction et notre choix fut fait.
Notre problématique devait alorsreprésenter un cas de surfusion de la vie de tous les jours, pour pouvoir montrer la présence importante de ce phénomène de retard à la congélation, malgré les apparences… Nous avons alors appris dans un livre que cette réaction s’applique aux nuages, ce qui leur permet de contenir de l’eau liquide, quelque soit l’altitude ; d’où notre problématique !
Le plus difficile étant d’étendre notre sujet àplusieurs matières, nous devions trouver un lien avec les SVT ou les mathématiques (étant donné que le phénomène concerne déjà particulièrement la physique-chimie…). Nous avons alors trouvé un cas d’application de la surfusion chez certains animaux, puis nous avons développé le lien avec les nuages, et enfin nous nous sommes demandés s’il existait d’autres phénomènes physico-chimiques semblablesà la surfusion.

Notre recherche a suivi différentes étapes. Premièrement, nous nous sommes documentés sur internet et dans sur les livres de science ( notamment de météorologie pour expliquer la surfusion dans les nuages ) pour élargir le sujets. Ensuite, nous avons cherché des expériences plutôt faciles à réaliser, et qui illustreraient parfaitement notre thème.
Nous avons réaliséplusieurs expériences. La première consistait à porter à ébullition une solution d’acétate de sodium saturée. On laisse ensuite refroidir cette solution en évitant le moindre choc ou changement brutal de température, puis en la versant, le liquide se gèle quasi-instantanément, ce qui nous donne de petites sculptures de glace. Nous n’avons pas rencontré de gros obstacles pour cette expérience, mis à partque certaines solutions ne fonctionnaient pas car elles n’étaient pas assez saturées. Ensuite nous avons modélisé le retard à la vaporisation en portant à ébullition de l’eau très pure. Nous avons alors pu montrer qu’à 100°C, l’eau ne s ‘évaporait que très peu et que l’ajout d’agent perturbateur comme le sel accentuait fortement le processus d’évaporation. Dans ce cas-ci, nous avons eu beaucoup demal à garder l’eau complètement liquide jusqu’à 100°C cependant nous avons pu observer des variations très intéressantes et suffisantes à nos besoins.
Nous avons tout de même rencontré quelques difficultés dans l’élaboration de notre TPE, tant dans les expériences parfois ratées, que dans les informations sur le sujet lui même. En effet, pour que nos expériences puissent fonctionner, l’eau…