Pourquoi il y a des gouttes d'eau sur les bouteilles de boissons sorties du réfrigérateur en été ?

Cet article traite du phénomène des gouttes d'eau qui apparaissent sur les bouteilles de boissons sorties du réfrigérateur en été. Il présente les concepts d'air humide et d'air saturé, ainsi que la relation entre l'humidité saturée et la température. Il explique que ce phénomène est dû à la condensation de la vapeur d'eau lorsque l'air humide autour de la bouteille se refroidit et devient saturé. Il montre également pourquoi la paroi de la bouteille se couvre de givre lorsque la boisson à l'intérieur gèle.

Pourquoi il y a des gouttes d'eau sur les bouteilles de boissons sorties du réfrigérateur en été ?

Dans les chaudes journées d’été, une boisson fraîche est une véritable tentation ! En buvant, vous avez peut-être remarqué que la surface de la bouteille de boisson sortie du réfrigérateur se couvre rapidement de nombreuses gouttes d’eau. Est-ce que la boisson s’est infiltrée à travers la bouteille ? Bien sûr que non ! Pour comprendre pourquoi ce phénomène se produit, il faut commencer par parler de l’air que nous respirons à chaque instant. L'air est un mélange de 78 % d'azote, 21 % d'oxygène et 1 % de gaz rares et impuretés. En raison de l'évaporation de l'eau des rivières, des lacs et des océans, ou de la respiration des plantes et des animaux, l'air de notre environnement quotidien contient également de la vapeur d'eau. Cette vapeur d'eau est appelée « air humide ». Plus il y a de vapeur d'eau dans l'air humide, plus la sensation d'humidité est prononcée. Parfois, nous utilisons même l'expression « on peut presque tordre l'eau de l'air » pour décrire l'air humide.

Sous la pression atmosphérique, la capacité de l'air à « absorber » la vapeur d'eau n'est pas illimitée. Il existe une valeur maximale d'humidité, et l'air humide correspondant à cet état est appelé air saturé. À ce moment, la pression et la température de la vapeur d'eau sont respectivement appelées pression saturée et température saturée (la température saturée étant le point d'ébullition de l'eau à la pression saturée). Si la quantité de vapeur d'eau dans l'air dépasse cette valeur maximale, la pression de la vapeur d'eau dépassera sa pression saturée, et une phase de changement d'état gaz-liquide se produira, c'est-à-dire que l'excès de vapeur d'eau devra se condenser en gouttelettes d'eau. Dans ce cas, il n'y a pas besoin de « tordre » l'air, car l'eau s'extraira d'elle-même.

L'humidité de l'air saturé est étroitement liée à la température ambiante. Plus la température ambiante est basse, moins la pression de la vapeur d'eau sera élevée, et moins l'air humide pourra « absorber » de vapeur d'eau. Lorsque la température ambiante est de 34 °C, l'humidité de l'air saturé est de 34,94 g/kg. Si la vapeur d'eau est de 34,00 g/kg, elle n'a pas atteint l'état de saturation. Lorsque le temps change et que la température descend à 30 °C, la valeur maximale n'est que de 27,52 g/kg, et 6,48 g/kg de vapeur d'eau se condenseront en gouttelettes et s'extrairont de l'air humide, c'est-à-dire qu'il y aura de la « rosée ». En été, la température de la surface de la bouteille de boisson sortie du réfrigérateur est bien inférieure à la température ambiante. Un échange de chaleur aura lieu entre l'air autour de la bouteille et la bouteille elle-même, ce qui entraînera une baisse progressive de la température de l'air autour de la bouteille, et plus près de la paroi de la bouteille, la température sera plus basse. Ainsi, l'air humide deviendra progressivement saturé par le refroidissement, et de la rosée apparaîtra sur la paroi de la bouteille et s'attachera à l'extérieur de la bouteille. Si vous laissez une bouteille dont le contenu de glace s'est déjà formé à l'intérieur à l'intérieur, une couche de givre apparaîtra bientôt sur la surface de la bouteille. Cela est dû au fait que la température des glaçons et des gouttelettes d'eau qui s'y trouvent est inférieure à 0 °C, ce qui entraîne la formation de glace.