Pourquoi l’eau chaude gèle-t-elle parfois plus vite que l’eau froide ?

Il peut arriver, dans certaines conditions, qu’un récipient d’eau chaude devienne de la glace avant un récipient d’eau froide. Ce phénomène est connu sous le nom d’effet Mpemba. Il ne se produit pas toujours, car il dépend de plusieurs paramètres physiques et du contexte.

Ce que signifie vraiment “geler plus vite”

Geler ne veut pas seulement dire “devenir froid”. L’eau doit d’abord perdre de la chaleur, atteindre 0 °C, puis changer d’état en libérant une grande quantité d’énergie (la chaleur latente de fusion). Selon la manière dont on mesure (premiers cristaux, surface gelée, bloc entièrement solide), le résultat peut varier.

L’évaporation : moins d’eau à transformer en glace

L’eau chaude s’évapore davantage. Si une partie de l’eau s’échappe sous forme de vapeur, il reste moins de masse à refroidir et à solidifier. De plus, l’évaporation emporte de l’énergie, ce qui accélère la perte de chaleur du récipient.

Les mouvements internes : un refroidissement parfois plus efficace

Dans l’eau chaude, les différences de température à l’intérieur du liquide créent des courants de convection plus forts. Ces mouvements mélangent l’eau et peuvent faciliter le transfert de chaleur vers les parois et vers l’air (ou vers la surface froide), ce qui peut accélérer le refroidissement global.

Le contact avec la surface froide : l’isolation peut changer

Dans un congélateur, un récipient chaud peut faire fondre une fine couche de givre ou de glace sous lui, puis se retrouver en contact plus direct avec une surface plus conductrice. À l’inverse, un récipient froid peut rester posé sur une couche de givre qui isole légèrement. Ce détail peut modifier la vitesse à laquelle la chaleur est évacuée.

Les gaz dissous et la “surfusion” : l’eau ne gèle pas toujours à 0 °C

L’eau peut rester liquide sous 0 °C si elle est très calme et si les conditions ne favorisent pas la formation de cristaux : c’est la surfusion. L’eau chauffée contient souvent moins de gaz dissous, et sa structure de refroidissement peut différer, ce qui influence la facilité avec laquelle des cristaux de glace apparaissent. Si l’eau froide se surfond davantage, elle peut démarrer la congélation plus tard.

Pourquoi ce n’est pas systématique

L’effet Mpemba est sensible à de nombreux détails : forme du récipient, volume d’eau, circulation d’air, humidité, présence de couvercle, agitation, impuretés, température du congélateur et position sur la grille. En changeant un seul de ces facteurs, l’avantage peut disparaître ou s’inverser.

À retenir

• L’eau chaude peut parfois geler plus vite, mais ce n’est pas une règle générale.
• L’évaporation, la convection, le contact thermique et la surfusion sont des explications importantes.
• Le résultat dépend surtout des conditions concrètes de refroidissement et de la façon dont on définit “geler”.