L'eau salée chauffe-t-elle plus vite que l'eau douce ?: température ébullition eau salée
La température d’ébullition de l’eau salée est un peu plus élevée que celle de l’eau douce : à la pression atmosphérique normale, l’eau pure bout à 100 °C, l’eau de mer, qui contient environ 35 g de sel par litre, bout vers 100,6 °C, et une saumure saturée en sel ne bout qu’aux alentours de 108 °C. Pour une pincée de sel dans une casserole, la différence est en revanche imperceptible.
Pourquoi le sel élève la température d’ébullition de l’eau
Une fois dissous, le sel de cuisine (chlorure de sodium) se sépare en ions sodium et chlorure. Ces ions s’entourent de molécules d’eau qu’ils retiennent, ce qui gêne leur passage à l’état de vapeur. Pour une même température, l’eau salée émet donc moins de vapeur que l’eau pure : sa pression de vapeur est plus basse. Or un liquide bout quand sa pression de vapeur atteint la pression de l’air ambiant ; il faut donc chauffer l’eau salée un peu plus pour y parvenir.
Ce phénomène, appelé ébullioscopie, n’est pas propre au sel : toute substance dissoute (sucre, sels minéraux…) élève la température d’ébullition d’un solvant. L’effet dépend du nombre de particules dissoutes, et non de leur nature, ce qui explique qu’un sel, qui libère deux ions par unité, agisse deux fois plus que le sucre à quantité de matière égale.
Température d’ébullition de l’eau salée : le calcul
Pour des solutions peu concentrées, l’élévation de la température d’ébullition se calcule par la loi de Raoult : ΔT = i × Ke × m, où Ke vaut 0,512 °C·kg/mol pour l’eau, m est le nombre de moles dissoutes par kilogramme d’eau et i le nombre d’ions libérés (2 pour le chlorure de sodium, dont la masse molaire est de 58,44 g/mol). On obtient ainsi :
- 10 g de sel dans 1 litre d’eau, dose généreuse pour cuire des pâtes : environ + 0,2 °C ;
- 35 g par litre, salinité moyenne de l’eau de mer : environ + 0,6 °C, soit une ébullition vers 100,6 °C ;
- 70 g par litre, eau deux fois plus salée que la mer : environ + 1,2 °C.
Aux fortes concentrations, la formule devient approximative, mais la tendance demeure : plus l’eau est salée, plus elle bout tard, jusqu’à environ 108 °C pour une saumure saturée. La pression compte bien davantage que le sel : en altitude, où l’air est moins dense, l’eau bout nettement en dessous de 100 °C.
L’eau salée chauffe-t-elle plus vite que l’eau douce ?
La réponse dépend de la manière de comparer. À masse égale, l’eau salée a une capacité thermique massique plus faible que l’eau pure : il faut environ 4,18 kilojoules pour élever d’un degré un kilogramme d’eau douce, contre un peu moins de 4 kilojoules pour un kilogramme d’eau de mer. Avec la même source de chaleur, un kilogramme d’eau salée se réchauffe donc légèrement plus vite.
Si l’on ajoute du sel à un kilogramme d’eau, en revanche, la masse totale à chauffer augmente, et l’eau salée devra en outre monter un peu plus haut avant de bouillir. Dans une cuisine, ces écarts restent minimes : une poignée de sel ne modifie pas sensiblement le temps nécessaire pour porter une casserole à ébullition.
D’autres facteurs brouillent les comparaisons : l’évaporation, qui emporte de la chaleur et varie selon la forme du récipient et la présence d’un couvercle, ou la puissance réelle de la plaque. Comme pour l’effet Mpemba, les expériences domestiques sont difficiles à reproduire à l’identique.
Pourquoi l’eau bouillonne quand on ajoute du sel
Jeter du sel dans une eau presque bouillante provoque souvent une brusque effervescence, qui ne signifie pas que le sel accélère l’ébullition. Les cristaux fournissent des aspérités, ou germes d’ébullition, sur lesquelles les bulles de vapeur se forment facilement. Une eau très chaude dont la vapeur peinait à se former libère alors d’un coup ses bulles. Ce phénomène est lié au retard à l’ébullition, état instable où un liquide dépasse sa température d’ébullition sans bouillir, faute de germes.
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