De la glace d'eau à 436°C

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Gliese 436b est une exoplanète repérée en 2004, couverte de glace d'eau brulante ! Cet état de l'eau, absent sur Terre, est causé par la vapeur d'eau qui se retrouve comprimée au point qu'elle forme de la glace X (Ice-ten), état particulier de l'eau où elle est compressée 3 fois par rapport à l'eau que l'on a sur Terre.


Tous les commentaires (130)

Dans ce cas l'état solide de l'eau avec cette pression unique dois être vraiment super résistant non ?!

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a écrit : Moi je croyais que l'eau est chaude parce que ces atomes sont en mouvement. Plus on chauffe plus ils ont besoin d'espace pour "bouger". Dans la glace ils sont solidaire les uns des autres non? Comment c'est possible? "En mouvement" est un terme de vulgarisation un peu exagéré. En fait, c'est plutôt une vibration des atomes qu'un déplacement desdits atomes.
Cette page WP te montrera un schéma d'une telle vibration :
fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_thermique
Au niveau d'un gaz (ou d'un liquide), ça ressemble à ça également :
fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Température#Origine_physique

Tu as donc deux phénomènes conjoints qui définissent la température : une agitation des atomes/molécules dans l'espace (et donc, impliquant un déplacement) et une vibration interne (donc sans déplacement). Dans un solide, le deuxième est prédominant, c'est aussi pourquoi la forme solide (à pression constante bien sûr !) est toujours plus froide que la forme liquide, elle-même plus froide que la forme gazeuse.

Chauffer un solide va finir par forcer les atomes à bouger, donc à rompre la solidité de la matière pour devenir liquide (et avoir un peu de place pour bouger). Encore plus de chauffe, et ça devient un gaz.

Mais ça, c'est à pression CONSTANTE. Si tu augmentes la pression, tu augmentes AUSSI le point de fusion (solide->liquide) et le point d'ébullition (liquide->gaz). Et tu peux donc, grâce à une pression P, faire en sorte que le point de fusion soit supérieur au point d'ébullition à la pression atmosphérique normale.

Et donc avoir de la "glace" chaude.

Commentaire supprimé Si j'ai bien compris, cette "eau" est chaude, mais elle est si compressée que c'est de la glace.

La glace froide n'est qu'une idée de ce que l'on se fait de la température de l'eau en fonction de son état à la pression atmosphérique. (je me suis bien fais compris ?)

À la pression à atmosphérique, l'eau gèle à 0*C et boue à 100*C. (environ)

À d'autres endroit où la pression est différente, elle pourra geler à 5 000*C et bouillir à 100 000*C (je dis des nombres au pif hein) on se brûlerait donc avec cette glace. (même si vu la pression, on sera mort bien avant)

À faible pression, elle pourra bouillir à -10*C, on se gèlerait donc la main avec de la vapeur d'eau.

Tout ça pour dire que l'idée de la température de l'eau en fonction de son état que l'on se fait, n'est valable qu'a la surface terrestre (ou autre endroit à la même pression).


Enfin, c'est ce que j'ai compris.

a écrit : Un liquide n'est pas compressible normalement ? Par exemple, l'huile n'est pas compressible, c'est pour ça qu'on l'utilise dans les circuits hydraulique comme les freins, car ils peuvent envoyer une pression rapidement (s'il n'y a pas de fuite) du fait de sa non-compressibilité. On pourrait utiliser de l'eau, mais le problème, c'est qu'il oxyderait très rapidement les circuits, un autre souci c'est l'ébullition de l'eau qui est plus rapide que l'huile, la formation de bulles d'air dans le circuit a plus de chance de se produire et plus rapidement. Or l'air est compressible, s'il y a des bulles dans le circuit c'est pas bon pour les freins. Perte d'efficacité voir totale du freinage. Afficher tout Les liquides sont compressibles, les solides aussi.
Ils le sont juste beaucoup moins comparés aux gaz.

Si on comprime de la glace, indépendamment de la température, ça formera de l’eau, car l’eau est plus compacte que la glace.

À des hautes pressions, cependant, la structure moléculaire de la glace est toute autre : le cristal de glace est différent et arrive à être plus compacte que l’eau à cette même température, d’où le maintient à l’état solide.

C’est pour ça, sous des pressions gigantesques, l’eau reste dans un état solide (état de "glace X") même à des températures très chaudes.

Mais… je ne suis pas sûr que cette glace très particulière ait les mêmes propriétés que la glace qu’on connaît sur Terre (transparence, etc.).

a écrit : C est tellement complexe que j ai rien compris, même après trois relectures... Au fait il faut prendre les sources pour mieux comprendre. Cette exoplanète est bien plus grande que la terre. (à peu près la taille de Neptune d'après les sources)
upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4f/Gliese436b.png
Mais je vais prendre un exemple plus familier :
Sur terre dans les abysses certains volcans sous-marins avec leurs cheminées hydrothermales font montés la température de l'eau à plusieurs centaines de degrés, pourtant l'eau ne s'évapore pas à cause de la trop grande pression et la masse d'eau se trouvant au dessus. Pour l'exoplanète c'est pareil mais en plus extrême, plus de gravité et plus de pression font que l'eau se trouve à l'état de glace et puis les hautes températures sont due à la proximité de la planète avec son étoile, une révolution autour de son étoile met 2 jours et 15 h.

a écrit : C est tellement complexe que j ai rien compris, même après trois relectures... Alors pour essayer d'être clair :
La matière en générale est faite de molécules. Ces molécules, avec une pression comme celle de la Terre, suivent un schéma particulier a leur état :
Gazeux : les molécules sont libres, bougent et ne se touchent pas
Liquide : les molécules sont libres, mais sont liées entre elles
Solide : les molécules sont liées entres elles et forme une structure qui ne bouge pas.
Plus la pression augmente plus les molécules de l'état gazeux les font se rapprocher jusqu'à être liées (d'où l'aire liquide contenu dans les bonbonnes de gaz par exemple) et si on arrivait a comprimer encore plus ces molécules, on arriverait a rendre ce gaz solide sans changer la température de celui ci.
On en revient a l'anecdote ou la vapeur d'eau est a 100 degrés avec une pression telle quelle en devient solide. Donc de la glace brûlante. J'espère avoir était clair :)

a écrit : Un liquide n'est pas compressible normalement ? Par exemple, l'huile n'est pas compressible, c'est pour ça qu'on l'utilise dans les circuits hydraulique comme les freins, car ils peuvent envoyer une pression rapidement (s'il n'y a pas de fuite) du fait de sa non-compressibilité. On pourrait utiliser de l'eau, mais le problème, c'est qu'il oxyderait très rapidement les circuits, un autre souci c'est l'ébullition de l'eau qui est plus rapide que l'huile, la formation de bulles d'air dans le circuit a plus de chance de se produire et plus rapidement. Or l'air est compressible, s'il y a des bulles dans le circuit c'est pas bon pour les freins. Perte d'efficacité voir totale du freinage. Afficher tout Le mec il est parti de la glace au frein chapeau !!!!!!

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Arrive-t-on a reproduire cet état en laboratoire ?

En clair, ça donne quoi visuellement ? Solide, liquide enfin feu-ide ?
Et c'est chaud ou froid comme "feu/glace" ?

En gros c'est de la vapeur d'eau chaude très dense, aussi dense que de la glace, si j'ai bien tous compris =)

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a écrit : L'univers est tellement surprenant qu'on va bientôt découvrir une planète faite de feu glacé ..! C est Hubert Reeves qui a lancé la direction des univers entremêlés

a écrit : - "Le thé est trop froid !"

- "Tiens, prend un glacon !"
Carrément intact dans les directives d après Galilée

a écrit : Quand on dit le mot eau glacée, c'est la structure moléculaire de l'eau qui est défini, et je voudrais savoir la température de cette "glace", négative ou positive ?!

Merci à la lumière qui m'éclaira !
Positif, le sens brûlant pour chaud. Voir mon commentaire.

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a écrit : Question (ne pas m'engueuler si je dit n'importe quoi ) : si elle est compressée 3x par rapport à celle de la terre c'est qu'elle prend 3x moins de volume ?

Ce qui serais extraordinaire, moi qui a toujours appris que l'eau et l'air ne sont pas compressible
L'air pas compressible ? C'est un gaz !!!!! Tout gaz est compressible. L'air suit en plus le modèle du gaz parfait, il y a un lien direct entre sa température, son volume et sa pression extrêmement simple. Pv=rT, avec r une constante de proportionnalité qui dépend de la nature du gaz.

De même pour la vapeur d'eau, selon le même principe (mais modèle du gaz parfait, bof bof ici). Sinon les liquides sont idéalement incompressibles, mais en réalité ils le sont, sinon on pourrait se promener au fond de l'océan sans aucun problème, mais à 20m sous l'eau on est déjà à 3 fois la pression atmosphérique.

Plus qu'un état de la matière, il s'agit plutôt (je pense), d'un état allotropique : c'est à dire un mode de cristallisation. Il s'agit ici d'eau solide, cristallisée non pas en glace (comme celle de tous les jours) ou en neige, mais en glace chaude.

a écrit : A noter que l'eau est une molécule a priori banale et pourtant très particulière. Par exemple, la plupart des espèces chimiques occupent un espace moins grand quand elles sont à l'état solide que quand elles sont à l'état liquide, ce qui est logique car les atomes/molécules qui composent cette espèce chimique sont plus rapprochés à l'état solide qu'à l'état liquide. Pourtant, si vous mettez une bouteille remplie d'eau au congélateur, votre bouteille va exploser car la glace prend plus de place que l'eau! Cela est dû à la polarisation de la molécule.

Explication:
La molécule d'eau est composée de 2 atomes d'hydrogène reliés chacun à un atome d'oxygène. La molécule d'eau se présente donc de cette façon: H-O-H (chaque lettre représente un atome)

Ces atomes sont reliés entre eux par ce qu'on appelle des liaisons covalentes. Mais que sont ces liaisons? Il faut imaginer que chacun des 2 atomes formant cette liaison donne un de ses électrons, et ces 2 électrons sont mis en commun (comme si il existait un pot commun dans lequel chacun des 2 atomes mettait un électron). Ainsi, ces 2 électrons (qu'on appelle "doublet") appartient aux 2 atomes.

Cependant, l'atome d'oxygène est un roublard. Lui souhaite avoir les 2électrons pour lui tt seul. L'atome d'hydrogène résiste, mais l'atome d'oxygène est plus fort et, sans pouvoir s'accaparer totalement du doublet, il va réussir à l'attirer vers lui (ce phénomène s'appelle l'électronégativité). L'électron porte une charge négative et, en attirant le doublet vers lui, l'oxygène va devenir un peu négatif tandis qu'à l'inverse l'hydrogène, le perdant de l'histoire, va devenir un peu positif. Il se crée donc un pôle négatif vers l'atome d'oxygène et un pôle positif vers les 2 atomes d'hydrogène. C'est ce qu'on appelle la polarisation de la molécule.

Mnt, on rappelle que les charges opposées s'attirent et que les charges de même signe se repoussent. Ainsi, les molécules d'eau vont tantôt se rapprocher, tantôt se repousser, selon la façon dont elles dont positionner. Il leur est alors impossible de se tasser aussi bien que le ferait des "molécules" de beurre par exemple, et c'est pour cette raison que la glace prend plus de place que l'eau!
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Juste un truc qui me manques dans ton explication : (mais je sais pas trop comment le formuler ...)
Tu parle de l'électronégativité de l'eau comme la cause d'une plus grande densité de l'eau à l'État solide (glace), c'est ça ?

Seulement, l'eau est également électronégatif à l'État liquide non ? Donc comment ça se fait ?

Est-ce à cause de l'autoprotolyse de l'eau ? Cette dernière n'aurait pas lieu à l'État solide ?


@qntn : visuellement, ça doit ressembler à de la glace comme tu en as l'habitude ; la seule différence est qu'elle est très chaude.

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a écrit : Juste un truc qui me manques dans ton explication : (mais je sais pas trop comment le formuler ...)
Tu parle de l'électronégativité de l'eau comme la cause d'une plus grande densité de l'eau à l'État solide (glace), c'est ça ?

Seulement, l'eau est également électr
onégatif à l'État liquide non ? Donc comment ça se fait ?

Est-ce à cause de l'autoprotolyse de l'eau ? Cette dernière n'aurait pas lieu à l'État solide ?


@qntn : visuellement, ça doit ressembler à de la glace comme tu en as l'habitude ; la seule différence est qu'elle est très chaude.
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Non l'autoprotolyse ne change pas grand chose. L'électronégativité influe un peu plus à l'état liquide, dans lequel les molécules peuvent se déplacer assez facilement. Il y a aussi un autre type de liaison à l'état liquide (dans le cas de l'eau), outre les force de Van der Waals : les liaisons hydrogènes, qui rapprochent les molécules.

D'ailleurs certains, affirment que l'état liquide de l'eau est un état quasiment solide : les molécules s'agglutinent par groupes à causes des liaisons hydrogènes et forment presque des mini cristaux.

a écrit : Juste un truc qui me manques dans ton explication : (mais je sais pas trop comment le formuler ...)
Tu parle de l'électronégativité de l'eau comme la cause d'une plus grande densité de l'eau à l'État solide (glace), c'est ça ?

Seulement, l'eau est également électr
onégatif à l'État liquide non ? Donc comment ça se fait ?

Est-ce à cause de l'autoprotolyse de l'eau ? Cette dernière n'aurait pas lieu à l'État solide ?


@qntn : visuellement, ça doit ressembler à de la glace comme tu en as l'habitude ; la seule différence est qu'elle est très chaude.
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Petite correction: l'eau n'est pas électronégative, car l'electronégativité est une grandeur qui mesure la capacité d'un atome à attirer le doublet d'électrons. On peut donc dire que l'oxygène et l'hydrogène ont donc une certaine électronégativité mais celle de l'oxygène est bcp plus forte que celle de l'hydrogène donc c'est l'oxygène qui va attirer le doublet. On dit de l'eau qu'elle est polarisée, cad qu'elle possède un pôle + et un pôle - :)

Je ne pourrai pas te répondre précisément quant à l'effet de la polarisation de la molécule d'eau sur la densité de l'eau liquide, je n'ai pas un niveau de physique assez élevé, mais tu as raison il faut creuser un peu plus la question, je m'en vais de ce pas chercher des réponses!

Et puisque tu connais l'autoprotolyse de l'eau, la logique va dans le sens inverse de ce que tu dis: c'est à cause de la polarisation que l'autoprotolyse existe, et non l'inverse :) cependant l'autoprotolyse est un phénomène assez marginal: dans 1 litre, seule 10^-7 mol de molécules d'eau se transforment en ions H3O+, donc autant en OH-, donc si je ne fais pas d'erreur, sur les 55,6 mol d'eau que compte 1L, seules 2.10^-7 sont concernées par l'autoprotolyse, soit 0,00000036% ...

Edit: je peux remercier Eleusis qui a répondu à ma place!

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En gros la vapeur d'eau se crée car elle s évapore donc la vapeur et chaude.. La vapeur d'eau que l'on connait tous sur terre prenez la compresser la 3fois a cause de la pression qu'il doit y avoir sur cette planète et on obtient de la vapeur a l état solide tellement les particule sont comprimer.. Autrement dit de la glace chaude...