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Pourquoi l'eau liquide augmente de volume en se solidifiant en glace ?

Aviez-vous déjà remarqué que lorsque de l'eau se solidifie, son volume augmente ? Par exemple si vous faites des glaçons, vous vous apercevrez que cet aspect accroit de près de 10 %. C'est d'ailleurs un cas assez rare... Intéressons-nous à celui-ci. Comprenons ensemble pourquoi l'eau liquide augmente de volume en se solidifiant en glace.

L'eau est l'un des très rares éléments à avoir un volume plus important à l'état solide qu'à l'état liquide (pour une masse équivalente, bien évidemment). En effet, sa forme liquide est constituée de molécules d'eau "en vrac". Elles sont en contact les unes avec les autres, mais désordonnées.
Lorsqu'elle se solidifie, les molécules s'organisent en mailles moléculaires. Dans le cas de l'eau, sous forme hexagonale. Or, une fois les molécules rangées sagement en hexagone, il existe beaucoup plus de vide entre elles que quand elles étaient en phase liquide, c'est-à-dire "collées" les unes aux autres. Il y a une variation de près de 10 % du volume. Mais attention, il ne faut pas confondre avec la masse, qui elle n'évolue pas.
C'est ce vide supplémentaire qui provoque l'augmentation de volume. C'est pourquoi le volume d'eau augmente en gelant. Cela explique également pour quelles raisons une bouteille d'eau placée au congélateur peut exploser (un phénomène que nous expliquons ici).

Néanmoins, sachez que la majorité des éléments liquides ont un plus petit volume a l'état solide (ils sont plus denses que l'eau). Si ce sujet vous intéresse, nous vous recommandons les lectures suivantes : Pourquoi un glaçon flotte-t-il sur l'eau ? Pour quelles raisons un bâton plongé dans l'eau semble-t-il cassé ?
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Matteo1987 a commenté cette question :
Un autre exemple est l'ammoniac NH3

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