Les bouillottes magiques

Alors que l’hiver va bientôt frapper à nos portes, les températures n’ont pas attendu pour nous faire frissonner. L’occasion pour moi de vous parler de ces drôles de petites « bouillottes magiques », dont je viens seulement d’apprendre l’existence. Mieux vaut tard que jamais! Car oui, elles sont drôlement pratiques ; glissées dans la poche, les gants, les chaussettes ou même sous les vêtements, elles sont idéales pour se réchauffer et lutter contre le froid. Il en existe de différentes tailles, formes et couleurs, mais cet article n’a pas pour but d’inciter les frileux et frileuses à aller en acheter, mais plutôt de vous faire comprendre la science qui se cache derrière.

Vous vous rappelez tous des anciennes bouillottes de nos grands mères, remplies d’eau chaude et utilisées pour réchauffer nos lits ? Elles utilisaient différents matériaux, du zinc, du nickel ou encore du cuivre. Les bouillottes modernes sont maintenant faites en caoutchouc.

Afin de répondre aux besoins de certains utilisateurs, la bouillotte a évolué et on en trouve à présent de différentes sortes. Par exemple, des petites bouillottes souples, appelées bouillottes magiques, sont utilisées par des sportifs (notamment les skieurs), des comédiens (lors de tournages à l’extérieur) et de plus en plus par vous et moi, pour se réchauffer les mains ou les pieds lors de froides journées hivernales.

Le fonctionnement de la bouillotte magique

Rien de très compliqué : la bouillotte magique est une poche remplie d’un liquide (eau + acétate de sodium) avec une pastille de métal à l’intérieur. Lorsque vous tordez le morceau de métal, en exerçant une pression, le liquide se solidifie et sa température atteint environ 55°C. Un vrai bonheur par les températures qui courent en ce moment. Une fois la pochette refroidie, il suffit de la plonger dans de l’eau bouillante pendant quelques minutes afin que le solide redevienne liquide.

Pourquoi ça se solidifie?

Avant toute chose, il faut bien avoir en tête que la matière peut se trouver sous 3 formes : liquide, solide et gaz. Un changement d’état correspond au passage de l’un à l’autre.

Changements d’état de l’eau

Dans le cas de nos bouillottes magiques, on va s’intéresser à la solidification, c’est à dire à la transition liquide vers solide.

C’est bien connu, l’eau gèle à une température de 0°C. Il est cependant possible de refroidir de l’eau (et n’importe quel autre liquide d’ailleurs) à des températures inférieures à 0°, sans qu’elle ne gèle! C’est ce qu’on appelle la surfusion. Cependant, pour que ça se produise, il faut être dans des conditions très particulières, par exemple, dans un endroit calme et isolé des vibrations.
Lorsqu’un liquide se trouve dans cet état de surfusion, il suffit d’introduire une perturbation pour qu’il se transforme en solide. Ce peut être un choc, une irrégularité, une poussière etc. Les molécules se trouvant à proximité de la perturbation vont alors commencer à se recombiner, puis, petit à petit, toutes les molécules vont faire de même et se ranger les unes à côté des autres en s’immobilisant : c’est la solidification.

Courbe montrant le passage du liquide au solide. L’état de surfusion est représenté. Tf est la température de fusion (pour l’eau, elle est égale à 0°C, pour l’acétate de sodium, elle est égale à 55°C).

Prenons l’exemple de la pluie verglaçante. Cette pluie se trouve sous forme liquide malgré une température inférieure à 0°C. Les gouttelettes sont alors en surfusion. Au contact du sol, c’est le choc : elles gèlent quasi-instantanément!
Les bouillottes magiques fonctionnent sur le même principe. A l’intérieur, le liquide est lisse, il n’y a aucune impureté. En tordant le morceau de métal, on créé localement une irrégularité qui conduit ainsi à la solidification du liquide.

Pourquoi ça chauffe?

La transformation du liquide en solide dans la bouillotte entraîne une augmentation de la température jusqu’à environ 55°C. L’explication provient de la nature même du liquide.

Souvenez-vous, un peu plus haut, je vous ai dit que la bouillotte était composée d’eau et d’acétate de sodium. Ce que je vous ai volontairement caché, c’est que l’acétate se trouve en saturation dans l’eau.

Qu’est-ce que la saturation?
Prenons l’exemple du sel. On peut le dissoudre dans l’eau jusqu’à une certaine limite. En effet, au bout d’un moment, la poudre versée dans l’eau ne disparaît plus. On a atteint la limite de saturation.
C’est exactement la même chose pour l’acétate de sodium. Il a été dissout dans l’eau jusqu’à sa limite et se trouve donc en saturation.

La transformation d’un liquide en solide se fait à une certaine température : 0° pour l’eau, 55° pour l’acétate de sodium. Puisque l’acétate se trouve en saturation dans l’eau, le changement d’état va donc se produire à la température de 55°C. Une fois la transformation finie, la température va diminuer jusqu’à atteindre la température ambiante.

Pour régénérer la bouillotte, il suffit de la plonger dans une casserole d’eau supérieure à 55°C, afin que l’acétate sous forme solide reprenne une forme liquide! Il suffira à nouveau de tordre la pièce métallique pour redéclencher le processus et utiliser la bouillotte.

Amélie Cabasse

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2 réflexions au sujet de « Les bouillottes magiques »

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