Glace froide et chaude
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Glace froide et chaude
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Publié le 31 Jan 2022 à 17H00
Modifié le 13 mai 2022
Par B.R.
Vous avez donc fait l’expérience de ce petit truc amusant : placer un bac à glaçons rempli d’eau chaude au freezer pour obtenir de la glace plus rapidement qu’avec de l’eau froide.
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Vous avez donc fait l’expérience de ce petit truc amusant : placer un bac à glaçons rempli d’eau chaude au freezer pour obtenir de la glace plus rapidement qu’avec de l’eau froide . Curieusement, il n’y a pas encore d’explication bien établie à ce phénomène étrange appelé “effet Mpemba” (du nom de son découvreur tanzanien en 1963). Les scientifiques ont néanmoins proposé cinq hypothèses, qui peuvent être complémentaires, et qui jouent un rôle variable en fonction des conditions.
La plus simple met en cause l’ évaporation de l’eau chaude : ce phénomène entraînerait principalement une diminution de la masse d’eau , ce qui favoriserait son refroidissement par rapport à un même volume initial d’eau froide. Ajoutons à cela, deuxième hypothèse, le fait que l’évaporation consomme beaucoup de chaleur, ce qui accélère encore le refroidissement. Mais le phénomène pourrait aussi être dû à la perte de gaz dissous (dioxyde de carbone, azote…), qui s’échappent quand l’eau est chauffée ; or, sans ces gaz, l’eau gèlerait plus rapidement.
Troisième hypothèse : l’eau chaude refroidirait plus vite car elle serait moins sensible à l’effet de “surfusion” qui permet à un liquide de conserver sa viscosité alors que sa température est passée sous son seuil de solidification. Un état qui se produit de préférence lorsque le refroidissement est lent et que l’eau contient peu d’impuretés. Or, comme l’eau chaude aurait moins tendance à la surfusion que la froide, elle gèlerait à une température supérieure, et donc plus vite.
La quatrième explication repose sur l’existence de courants de convection plus importants dans l’eau chaude : ces courants accéléreraient les transferts thermiques entre l’eau chaude et son environnement, ce qui favoriserait là encore un refroidissement plus rapide. Enfin, la cinquième hypothèse fait intervenir une modification de l’environnement autour de l’échantillon provoquée par la chaleur de l’eau. Par exemple, si le récipient repose sur de la glace pilée, l’eau chaude, contrairement à l’eau froide, peut faire fondre la glace, établissant ainsi une meilleure conduction de la chaleur durant l’expérience et favorisant le refroidissement de l’eau chaude.
Ces cinq thèses n’ont pas été validées rigoureusement car les tests dépendent d’un grand nombre de facteurs mal définis. L’effet Mpemba reste donc difficile à reproduire et à étudier.
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L’infusion froide et le café glacé sont les favoris de la plupart des amateurs de caféine, surtout pendant les saisons chaudes. L’infusion froide ou le café glacé est sans aucun doute la seule chose qui vient à l’esprit de tout caféinomane par une chaude après-midi d’été. Cependant, il y a depuis longtemps un débat sur la différence entre le café froid et le café glacé parmi les aficionados du café. Certains affirment qu’il n’y a pas de différence notable entre les deux boissons, tandis que d’autres ne supportent pas l’une ou l’autre.
Quelle est la différence entre le cold brew et le café glacé ? Le café glacé est en fait n’importe quel café froid. C’est d’abord du café chaud, puis il est servi sur de la glace. Le cold brew, quant à lui, est infusé à froid comme son nom l’indique. Il existe une différence notable entre les saveurs de ces deux cafés. Le café froid a une saveur plus douce et sucrée avec très peu d’acidité et d’amertume alors que le café glacé a le même niveau d’acidité et d’amertume que le café chaud normal.
Le cold brew gagne de plus en plus en notoriété en tant que boisson estivale standard dans les cafés haut de gamme. Contrairement au café glacé traditionnel, il est infusé à froid. Il a une saveur douce et sucrée avec très peu d’amertume et d’acidité. En effet, l’eau chaude utilisée pour préparer le café chaud standard extrait généralement les huiles des grains de café. Ce sont ces huiles qui provoquent l’acidité. Comme le cold brew est fait avec de l’eau froide, l’extraction des huiles n’a pas lieu, d’où les faibles niveaux d’acidité. Cela en fait une option parfaite pour tous ceux qui ont des problèmes d’estomac causés par l’acidité du café chaud.
Pour faire du cold brew, il suffit de faire tremper du café moulu grossièrement dans de l’eau froide pendant 12 à 24 heures. Vous pouvez le laisser dehors ou le mettre au réfrigérateur. Vous obtiendrez ainsi un concentré de café que vous pourrez verser dans une tasse, puis ajouter de l’eau ou du lait dans un rapport de 1:2. Vous pouvez diluer le concentré en fonction de vos préférences gustatives.
Ajoutez 10 onces de café moulu grossièrement dans un pichet.
Ajoutez 5 tasses d’eau filtrée puis mélangez le tout pour vous assurer que tout le marc de café est mouillé. Pour chaque once de café, utilisez ½ tasse d’eau filtrée.
Laissez le mélange infuser à température ambiante pendant 12 à 24 heures.
Filtrez le mélange dans un bol en utilisant une passoire à mailles fines au moins deux fois pour vous assurer qu’aucun marc de café ne passe au travers.
Au moment de servir, utilisez un ratio eau/café de 2:1.
Conseil de pro : utilisez des grains de café de la meilleure qualité et une cafetière à infusion froide pour obtenir les meilleurs résultats. La cafetière à infusion froide Nitro est une option de choix à considérer. Elle est fabriquée en acier inoxydable et a une capacité de 64 onces qui peut facilement être placée dans votre réfrigérateur.
Vous pouvez également essayer une recette Starbucks comme celle-ci .
Le café glacé est essentiellement du café ordinaire servi sur de la glace. Vous pouvez utiliser n’importe quel type de marc de café et n’importe quelle méthode d’infusion qui vous convient. La seule chose que vous devez faire est de laisser refroidir le café avant de le servir sur de la glace, sinon il aura un goût dilué. Vous pouvez également préparer un café très concentré et le servir immédiatement sur de la glace si vous ne pouvez pas attendre qu’il refroidisse.
Préparation d’un café normal avec la méthode de votre choix (presse à café, verseuse ou café instantané), du moment qu’il peut être servi sur de la glace. Vous pouvez également utiliser une cafetière à café glacé pour obtenir les meilleurs résultats. La célèbre cafetière à café glacé Mr Coffee est l’une des meilleures que l’on puisse acheter. Elle est livrée avec un gobelet et un filtre réutilisables, est très facile à utiliser et produit un café au goût délicieux de manière constante. Laissez-le refroidir à température ambiante ou dans le réfrigérateur. Servez sur de la glace.
Voici les différences les plus notables entre l e cold brew est-il aussi sain que le café ordinaire ?
Le café infusé à froid et le café glacé sont-ils aussi riches en antioxydants, minéraux et caféine que le café chaud ? Voici ce que les experts ont à dire.
L’infusion à froid contient plus de caféine que le café glacé ordinaire. Cela n’est évident que si l’on compare la même quantité d’infusion froide au café glacé. L’infusion à froid aura une plus grande quantité de caféine que le café glacé parce que le ratio café/eau est plus grand.
La préparation d’un café froid prend plus de temps que celle d’un café glacé car il doit infuser pendant plus de 12 heures. Le café glacé peut être fait en moins d’une heure car il ne faut pas longtemps pour refroidir le café.
Le café glacé a le goût du café chaud normal refroidi. Il est généralement plus fin à cause de la glace fondante avec laquelle il est servi, mais il conserve tout son corps. L’infusion froide, quant à elle, a un goût plus doux et moins acide ou amer. Il a également une saveur chocolatée que le café glacé n’a pas.
Le cold-brew est non seulement plus riche en caféine, mais aussi plus fort que le café glacé traditionnel. Rappelez-vous que le cold brew est au départ un concentré très riche en caféine. La quantité d’eau ou de lait ajoutée au concentré détermine sa force, mais il s’avère presque toujours plus fort que le café glacé ordinaire.
Le cold brew est plus cher que le café glacé. En fait, vous pouvez trouver le prix de la bière froide un peu décourageant. Vous pouvez obtenir une tasse de café ordinaire à 2 dollars et une tasse similaire de cold brew à 5 dollars. C’est le processus de fabrication du cold brew, qui demande beaucoup de temps et de travail, qui le rend cher.
Le débat entre le café froid et le café glacé est courant dans les esprits caféinés qui aiment une tasse de café froid. Les deux boissons sont totalement différentes, de leur goût à leur mode de préparation. Vous pouvez boire du café froid toute l’année et il est fortement recommandé à tous ceux qui ont des problèmes d’estomac à cause de l’acidité du café chaud. Bien qu’il soit plus cher que le café glacé ordinaire, il est plus savoureux et beaucoup plus fort.
Vous pouvez préparer les deux boissons à la maison car leurs recettes sont très simples. L’infusion froide mettra plus de temps à être prête et demandera beaucoup d’attention de votre part, mais elle vaut la peine d’attendre et de faire des efforts. Pour obtenir les meilleurs résultats avec les deux recettes, assurez-vous d’avoir un café de la meilleure qualité.
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Sciences
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Claude Touzet
— 24 décembre 2017 à 13h00
Si vous mettez au congélateur de l’eau chaude et de l’eau froide, la première à devenir de la glace sera celle qui était la plus chaude. Ce phénomène est connu sous le nom d’ effet Mpemba , baptisé d’après Erasto Mpemba, un Tanzanien qui a publié cette observation en 1969. Mais quelle en est la raison? En 2012, une compétition a été lancée par la Royal Society of Chemistry (UK) pour tenter d’expliquer ce phénomène. Pas moins de 22.000 propositions ont été reçues –sans qu’ aucune ne soit retenue !
Les questions soulevées par l’effet Mpemba ne sont pas les seules qui viennent à l’esprit lorsque l’on s’intéresse à la transformation de l’eau en glace. Nous savons que la glace est un empilement de feuillets de mailles hexagonales (figure 1, ci-dessous). Les 6 atomes d’oxygène sont aux sommets de l’hexagone, tandis que chacun des 12 atomes d’hydrogène forment des liaisons hydrogènes avec plusieurs atomes d’oxygène (pas seulement avec un unique O comme dans la molécule d’eau H2O). C’est un arrangement spatial très organisé, bien plus ordonné que l’eau liquide. D’après le second principe de la thermodynamique , plus un système est organisé, plus il contient d’énergie. Nous savons aussi que, plus nous refroidissons un système, plus nous lui retirons de l’énergie. Comment se fait-il alors qu’à force de retirer de l’énergie à l’eau liquide, celle-ci s’organise pour former un superbe cristal de glace?
Maillage de la glace. Les mailles sont hexagonales avec des liaisons hydrogènes entre 2 atomes d’oxygène. Les feuillets de mailles se superposent. C. Touzet , CC BY
Une explication est fournie par Gerald Pollack , professeur de bioengineering à l’université de Washington qui, avec son équipe, a passé ces 30 dernières années à étudier le quatrième état de l’eau: «l’eau structurée» (en plus de l’eau liquide, la glace et la vapeur). Il a d’ailleurs rédigé à ce sujet un ouvrage à destination du grand public, «The Fourth Phase of Water: Beyond Solid, Liquid, and Vapor».
Lorsque l’on fournit de l’énergie (par exemple sous forme d’un rayonnement infrarouge de longueur d’onde 3.000 nm) à de l’eau liquide, on observe sur les parois et au niveau de la surface la création d’une zone avec des propriétés très particulières. Cette zone a été baptisée par Gerald Pollack «zone d’exclusion» car elle forme une barrière infranchissable à tout atome ou molécule. La principale propriété de cette zone d’exclusion est qu’elle est chargée en électrons : on observe une différence de potentiel électrique entre l’eau (structurée) de cette zone et l’eau (libre ou liquide).
Pourquoi cela? L’explication réside dans le fait que l’eau structurée est constituée (comme la glace) de feuillets de mailles hexagonales –à la différence que les feuillets ne se superposent pas, ils sont décalés d’une demi-maille (figure 2, ci-dessous). Ce décalage fait que le passage à travers l’eau structurée devient interdit à tout ce qui est plus gros qu’un électron (zone d’exclusion). Il est important de comprendre que le décalage entre deux feuillets voisins change la position des liaisons hydrogènes, et que du coup, il y a un hydrogène (H) en trop pour chaque maille hexagonale. Le proton (H+) est éjecté vers l’eau libre où il devient un ion hydronium (+H3O), tandis que son électron reste avec la maille. Plus il y a d’énergie et plus il y a d’eau structurée –mais si la montée en température se fait trop vite ou trop haut, alors l’agitation thermique l’emporte et l’eau structurée disparaît.
Il suffit d’agiter l’eau liquide pour que se forme de l’eau structurée et que la température de l’eau diminue. Une agitation sous forme de vortex est particulièrement efficace. Lorsque l’on refroidit de l’eau pure, celle-ci ne gèle pas à 0 °C, mais peut descendre à -20 °C (voire -40 °C en laboratoire) avant de geler instantanément.
Ce gel instantané est dû à la transformation ultra-rapide de l’eau structurée en glace. Il suffit en effet que des protons (H+) pénètrent massivement dans l’eau structurée pour que les mailles se ré-arrangent en glace. Cette pénétration massive est inévitable puisque les protons expulsés de l’eau structurée restent très proches de cette zone (ils sont attirés par les charges négatives). Elle se produit par exemple à l’occasion d’un choc qui fissure l’eau structurée ou simplement lorsque la différence de potentiel est devenue trop grande.
Si nous nous résumons: l’eau chaude contient plus d’énergie que l’eau froide. Elle forme donc une plus grande quantité d’eau structurée. Au fur et à mesure que l’eau structurée se forme, la température diminue. Lorsque la différence de potentiel entre l’eau structurée et l’eau liquide avec les ions hydroniums (+H3O) devient supérieure au seuil d’exclusion, les protons pénètrent massivement l’eau structurée. L’arrangement des feuillets se modifie pour tenir compte de l’arrivée des protons: c’est la glace. Un peu plus de chaleur au départ garantit une formation de glace plus rapide (effet Mpemba).
Réponse à la question de savoir comment l’eau liquide, qui semble perdre de l’énergie en se refroidissant, s’organise pour former un superbe cristal de glace: en fait, nous ne retirons que peu d’énergie à l’eau en la mettant au congélateur, c’est principalement la croissance de l’eau structurée qui remplit cette tâche. Il y a bien une augmentation concomitante d’ordre (au sens de la thermodynamique) à cette perte d’énergie.
L’eau structurée est très présente dans la cellule d’un organisme vivant où elle accomplit des fonctions majeures, notamment au niveau de l’imperméabilité des membranes, de la filtration, diffusion, etc. C’est un champ de recherche encore peu exploré, pourtant notre corps est constitué d’eau à 65 %. Les eaux dites «dynamisées» (Violet) sont des eaux plus promptes à se structurer (car ayant déjà emmagasiné de l’énergie). Elles sont donc plus facilement assimilables par le vivant, ce qui explique pourquoi des plantes arrosées avec cette eau grandissent plus vite et plus haut que des plante
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