Au tableau Joël de Rosnay ! Diffusé le

Gouttes d'eau dans la poêle

Vous êtes-vous déjà posé la question de savoir pourquoi les gouttes d'eau roulent au fond d'une poêle chaude ? Messieurs de Rosnay et Leidenfrost vous livrent la réponse, et plus encore...
Un épisode de la série "Au tableau Joël de Rosnay : drôles de questions de science".

Réalisation : Roland Cros

Production : universcience

Année de production : 2010

Durée : 4min30

Accessibilité : sous-titres français

Gouttes d'eau dans la poêle

AU TABLEAU !

Joël de Rosnay

Il y a un mystère qui a dû sûrement vous étonner quand vous étiez petits dans une cuisine. Quand on versait de l'eau sur une poêle à frire très chaude, au lieu de s'évaporer en un instant, ça fait des petites billes qui roulent. C'est un phénomène physique très intéressant. Mais comment c'est possible ? Comment de l'eau peut-elle rouler sur une poêle à frire qui est portée à 200 °C ? Alors que la température d'ébullition de l'eau, comme chacun le sait, c'est 100 °C. Alors, reprenons notre poêle à frire. La voilà, ici, avec du feu en dessous qu'on va mettre en rouge. Et cette poêle à frire, je verse dessus de l'eau, et qu'est-ce que je vois ? Des petites billes comme du mercure, qui vont rouler tranquillement, sans s'évaporer. Phénomène étonnant. Il a un nom, ce phénomène, il s'appelle l'effet Leidenfrost, du nom d'un scientifique allemand qui, en 1756, a mis en évidence le phénomène qui permet aux billes d'eau de rouler sur une poêle à frire. Comment cette chose est-elle possible ?

Eh bien on va reprendre la surface de la poêle à frire, on va l'agrandir un petit peu, on va toujours penser qu'elle est à 150 ou 200 °C, et on va dessiner la goutte. Je vais la faire en vert. Voilà la goutte, elle a une surface un peu sphérique, mais pas complètement. Mais ce qui se passe, c'est qu'immédiatement au contact de la poêle, l'eau se vaporise évidemment. Mais elle se vaporise ici, en formant un petit coussin de vapeur. Et cette vapeur va isoler la goutte de la poêle à frire. Elle a une conductibilité thermique moins grande. Et donc, en quelque sorte, la goutte est protégée par ce petit coussin de vapeur. Et comme elle a un certain poids et qu'on fait bouger la poêle, eh bien elle va rouler, avec d'autres gouttes sur la poêle à frire. Mais ce phénomène ne dure pas, évidemment, longtemps. C'est juste un seuil, en quelque sorte, qui est traduit par la courbe Leidenfrost. Si je mets ici la durée de vie, si j'ose dire, d'une goutte. La durée de vie d'une goutte, donc en secondes, disons jusqu'à 100 secondes, et ici je mets la température. On s'aperçoit qu'autour de 150 °C, 200 °C, 250 °C, on a une courbe qui a à peu près cette forme-là : hop, tout de suite, dès que l'eau tombe sur la poêle sa durée de vie s'accroît, à cause du petit coussin de vapeur. Mais si on continue à chauffer, par paliers successifs, eh bien, la durée de vie de la goutte va complètement diminuer et même disparaître totalement, et elle se transforme en vapeur. D'ailleurs ça peut servir, avant de faire des crêpes, pour savoir quelle est la température de la poêle à frire, sans mettre un thermomètre, il suffit de mettre de l'eau dessus et si ça roule ben on est à – juste à la bonne température pour faire des crêpes. Mais ça a aussi d'autres applications plus controversées. Par exemple, on a dit que la marche sur le feu, (qui est pas vraiment du feu, ce sont des braises) bénéficiait de l'effet Leidenforst. C'est moins sûr mais il y a peut-être une petite partie. Il y a beaucoup de choses qui jouent. Il y a la psychologie, il y a le fait que le charbon de bois n'a pas une très bonne conductibilité thermique, d'ailleurs la peau sous les pieds, non plus. Mais en général, les personnes qui vont être initiées à ce genre de marche sur les braises mettent leurs pieds dans l'eau au début, dans le lait à la sortie, et donc on peut penser que l'eau qui reste sous les pieds va se vaporiser selon l'effet Leidenfrost et avoir une sorte de petit coussin de vapeur qui les protège des brûlures intenses. Mais c'est discuté, c'est controversé. Mais il est possible qu'il y ait une petite partie qui aide à marcher sur le feu, d'ailleurs sur un brasier qui fait 3-4 mètres de long, ce qui est déjà beaucoup quand on peut même pas s'approcher, et vous lâchez un petit papier au dessus de ce brasier et il s'enflamme. Donc l'effet Leidenfrost est un effet qui est lié à beaucoup de phénomènes physiques tout à fait passionnants, comme la formation des bulles de savon, qui n'a pas l'effet Leidenfrost mais qui est un phénomène très intéressant en lui-même, ou la formation d'un brouillard, on aura peut-être l'occasion d'en parler une autre fois.

Réalisation : Roland Cros

Production : universcience

Année de production : 2010

Durée : 4min30

Accessibilité : sous-titres français