Sel et glace : pourquoi ça refroidit sous 0 °C | Behind the Lore
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Un bloc de glace livré à la cour comme denrée de luxe finit entre les mains de Maomao. Elle le pile, en dispose des éclats autour d’un bol intérieur, y verse du sel, puis y place un mélange de lait, de sucre et de fruits. Elle tourne le tout jusqu’à ce que le contenu se solidifie. La crème glacée est prête. Personne ne nomme le phénomène dans la scène, mais la gestuelle est précise : le sel n’est pas dans le mélange à refroidir, il est autour, dans le bain de glace.
Le sujet en profondeur
La glace pure fond à 0 °C, et cette valeur est connue depuis l’Antiquité. Ce qui l’est moins, c’est qu’elle peut être abaissée : ajouter un soluté à de l’eau retarde sa solidification et accélère la fusion de la glace déjà formée. C’est l’abaissement cryoscopique, une propriété dite colligative parce qu’elle dépend uniquement du nombre de particules dissoutes, pas de leur nature [Wikipedia] .
Quand on verse du sel sur de la glace, le chlorure de sodium se dissout dans le mince film d’eau liquide qui recouvre toujours la surface des cristaux. Cette solution salée a un point de congélation inférieur à 0 °C, donc elle reste liquide alors que la glace autour d’elle tente de se maintenir solide. Pour atteindre l’équilibre thermodynamique, la glace fond davantage, et cette fusion requiert de l’énergie : elle la prend dans l’environnement sous forme de chaleur latente. Le bain se refroidit.
Plus on ajoute de sel, plus le point de congélation descend, jusqu’à une limite physique : le point eutectique du système eau-chlorure de sodium, atteint à environ -21 °C pour une concentration de 23 % en masse de NaCl [Wikipedia] . Au-delà de cette concentration, le sel ne se dissout plus entièrement et l’effet cesse de s’amplifier. -21 °C est donc le plancher accessible avec de la glace et du sel de cuisine ordinaire.
Ce plancher est suffisant pour congeler un mélange à base d’eau sucrée et lactée. L’eau pure gèle à 0 °C, mais une solution sucrée reste liquide un peu en dessous : son propre abaissement cryoscopique (dû au sucre) est faible, typiquement entre -2 et -5 °C selon la teneur en sucres et en matières grasses. Le bain de glace salée à -15 ou -20 °C est largement sous ce seuil : il refroidit le mélange assez vite pour que des cristaux de glace fins se forment partout à la fois, ce qui donne la texture lisse caractéristique des crèmes glacées. C’est pour cela que Maomao tourne : en agitant continuellement, elle casse les cristaux avant qu’ils ne grossissent et garantit un résultat crémeux plutôt que granuleux.
Pour aller plus loin
Sources
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