Congeler l’eau dans un récipient chauffé au rouge

Anon

Congeler l’eau dans un récipient chauffé au rouge


En lisant la nouvelle d’ Edgar Allan Poe The mille-second-tale of Scheherazade (about a fantastic journey to the present of 1850), je suis tombé une fois sur la note de bas de page suivante: « Un autre a fait de la glace dans un four chauffé au rouge »:

Placez un creuset en platine sur une lampe à alcool, et gardez-le une chaleur rouge; verser de l’acide sulfurique, qui, bien que le plus volatil des corps à une température commune, se trouvera complètement fixé dans un creuset chaud, et pas une goutte ne s’évapore – étant entouré d’une atmosphère propre, il ne le fait pas, en fait, touchez les côtés. Quelques gouttes d’eau sont maintenant introduites, lorsque l’acide, entrant immédiatement en contact avec les côtés chauffés du creuset, s’envole dans la vapeur d’acide sulfureux, et si rapide est sa progression, que le calorique de l’eau se dissipe avec lui, qui tombe un morceau de glace au fond; en profitant du moment avant qu’il ne soit autorisé à refondre, il peut être transformé en un morceau de glace d’un récipient chauffé au rouge.

Cela m’a complètement fasciné quand j’étais enfant, et je me suis toujours demandé si c’était vraiment vrai. En recherchant sur Google des informations sur cette expérience plus récemment, j’ai trouvé cela à partir de 1845 mais rien de plus récent:

PROCÉDÉ DE PRODUCTION DE GLACE ARTIFICIELLE À CHAUD. L’une des expériences les plus singulièrement belles peut-être jamais imaginée, a été récemment publiée par M. Prevostaire, illustrant le pouvoir répulsif de la chaleur rayonnant des corps à haute température, et de l’abstraction rapide de la chaleur, produite par évaporation, ou généralement par un tel changement de condition qui augmente considérablement le volume de tout corps. L’expérience est simplement la suivante: – Un creuset en platine est fabriqué et maintenu au chaud sur une grande lampe à alcool. De l’acide sulfureux y est versé à partir d’une pipette. Cet acide, quoique à des températures communes l’un des corps les plus volatils connus, possède la propriété singulière de rester fixé dans le creuset chauffé au rouge, et pas une goutte de celui-ci ne s’évapore; en fait, il n’est pas en contact avec le creuset, mais a une atmosphère propre interposée. Quelques gouttes d’eau courante sont maintenant ajoutées à l’acide sulfureux dans le creuset chauffé au rouge. L’acide dilué entre en contact immédiat avec le métal chauffé – se transforme instantanément en vapeur d’acide sulfureux, et telle est la rapidité et l’énergie de l’évaporation, que l’eau reste derrière, et se retrouve congelée dans un morceau de glace dans le rouge- creuset chaud, d’où, saisissant l’instant avant qu’il ne fonde à nouveau, il puisse être jeté aux yeux de l’observateur étonné. – Mechanics ‘Magazine, n ° 1066.

La survenance de ces deux comptes rendus détaillés me fait soupçonner que cela est possible, mais je n’ai rien rencontré de tel sauf dans ces sources du XIXe siècle, bien qu’il semble que ce serait une démonstration assez impressionnante à effectuer.

Ma question est de savoir si cela peut être fait ou l’a été récemment (par exemple une vidéo d’une expérience), et quelqu’un connaît-il des calculs explicites expliquant comment cela peut être fait, en particulier comment l’acide (est-ce de l’ acide sulfurique ou sulfureux ?) pourrait rester hors de contact ( effet Leidenfrost ?) jusqu’à l’ajout d’eau (qu’est-ce qui la mettrait en contact?), après quoi la chaleur d’évaporation de l’acide pourrait faire chuter la température de l’eau en dessous du point de congélation, ce qui est vraisemblablement ce qui est décrit? ( Edit : comme j’ai été informé dans les commentaires, cela est encore compliqué par la chaleur de la solution de l’acide et la dépression du point de congélation de l’eau qui pourraient en faire davantage dans le domaine de la chimie; des idées sur ce qui pourrait se passer ici serait très apprécié.)

( Nouvelle édition : après avoir cherché plus d’informations sur ce sujet, j’ai trouvé cet article qui dit: «  Faraday a réussi à geler le mercure à l’intérieur d’un creuset chauffé au rouge en utilisant le même effet [phénomène Leidenfrost]  ». En regardant plus loin, j’ai trouvé ceci à partir de 1862:

M. Boutigny, au moyen d’acide sulfureux, a d’abord congelé de l’eau dans un creuset chauffé au rouge; et M. Faraday a par la suite congelé du mercure, au moyen d’acide carbonique solide … Je chauffe ce creuset en platine à une rougeur éclatante, et y place quelques morceaux d’acide carbonique solide. Je verse de l’éther sur l’acide – aucun d’entre eux n’entre en contact avec le creuset chaud – ils sont protégés du contact par le coussin élastique de vapeur qui les entoure … [Il décrit ensuite la congélation de l’eau dans un flacon en utilisant la configuration] … Je place une quantité de mercure dans une cuillère conique en cuivre et je la plonge dans le creuset. L’éther dans le creuset a pris feu, ce que je n’avais pas l’intention de faire. L’expérience doit être faite de manière à ce que le gaz acide carbonique – l’étouffement des mines – empêche l’éther de s’enflammer. Mais le mercure gèlera malgré tout. Hors du feu, et à travers la flamme, je tire la cuillère, et il y a la masse gelée qui se présente devant vous sur la table.

J’ai également trouvé cela à partir de 1923:

Le même grand chimiste [Faraday] expérimentait à basse température; Je me souviens l’avoir vu geler du mercure dans un creuset chauffé au rouge, jeter le morceau solide sur une enclume et le marteler avant qu’il ne fonde.

Aussi depuis 1988:

Un creuset en platine est porté à la chaleur rouge, puis du dioxyde de carbone solide et un peu d’éther liquide (pour augmenter le contact thermique) sont placés dans le creuset; une cuillère en métal contenant du mercure est ensuite abaissée dans le mélange. Bien que le creuset reste chauffé au rouge, la couche de dioxyde de carbone gazeux agit comme un isolant entre le creuset et le mélange de congélation et il reste froid assez longtemps pour geler le mercure.

Tout cela, bien que décrivant une expérience légèrement différente qui semble impliquer l’effet Leidenfrost et un processus endothermique , me fait penser que ceux-ci peuvent également être impliqués dans mon expérience. Cependant, il semble que mon expérience soit plus compliquée puisque le liquide semble entrer en contact avec le creuset d’après la description. Cela contient une explication de mon expérience par Boutigny (qui a apparemment découvert l’expérience) de 1845 (presque toutes mes sources ont été anciennes) qui ne m’éclairent pas vraiment:

Le principe dont dépend cette expérience est le suivant: l’acide sulfureux a la propriété de bouillir lorsqu’il est à une température inférieure au point de congélation; et lorsqu’elle est versée dans le récipient chauffé, la soudaineté de l’évaporation occasionne un degré de froid suffisant pour geler l’eau.

Ainsi, ma question est toujours d’actualité: quel processus se produirait pour provoquer la rupture de l’effet Leidenfrost (si c’est ce qui est décrit), et une fois fait, comment l’ébullition résultante lixivierait-elle également suffisamment d’énergie de l’eau pour la geler (et a quelqu’un vu cela démontré, car je pense que c’est assez impressionnant)?)

Farcher

Encore plus intéressant car l’ajout d’eau à l’acide sulfurique concentré est une réaction exothermique.

valerio

Cette question peut être la mieux adaptée à chemistry.stackexchange.com . Quoi qu’il en soit, cela pourrait être intéressant.

Anon

@ valerio92 J’ai pensé à le publier sur chem.SE, mais j’ai pensé qu’il pourrait être plus pertinent pour la physique (avec la rupture présumée de l’effet Leidenfrost, etc.). Le lien est intéressant, mais je m’interroge sur sa pertinence puisqu’il s’agit de dissoudre l’acide dans l’eau, alors qu’ici on a le facteur de complication de l’ébullition. Quoi qu’il en soit, je l’ai mentionné dans un montage. Des idées sur l’opportunité de migrer ces informations seraient très appréciées.

Réponses


 Omegadot

Ce qu’ils appelaient à l’époque « l’acide sulfureux » n’est pas ce que nous appellerions aujourd’hui un acide. C’était du dioxyde de soufre anhydre qui a un point d’ébullition de

dix

C.

Lorsque du dioxyde de soufre liquide était versé dans le récipient chauffé au rouge, en raison de l’effet Leidenfrost, il se formait en globules et flottait sur une couche de sa propre vapeur. Dans cet état, la température des globules serait juste en dessous de celle de son ébullition

dix

C car il s’évapore à un rythme désormais considérablement réduit. Verser une petite quantité d’eau qui gèle à

0

C, alors que le dioxyde de soufre se trouve dans cet état, il gèle en quelques secondes. Une fois que tout le dioxyde de soufre s’est évaporé, la glace fondra à nouveau rapidement avant d’être portée juste en dessous de son point d’ébullition de

100

C car il prend sa forme sphéroïdale en raison de l’effet Leidenfrost. Si l’on est rapide, avant que tout l’anhydride sulfureux liquide ait disparu, on peut jeter un petit morceau de glace d’un creuset chauffé au rouge!

Anon

+1. Merci d’avoir répondu; on dirait que cela pourrait résoudre le mystère. Certaines références seraient bien avant que je puisse le marquer comme la réponse acceptée!

 

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